可無(wú)像素成像的THz頻率上轉(zhuǎn)換成像芯片研制成功

　　高速成像技術(shù)是太赫茲（THz）技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的重要研究方向之一，它在材料分析、高能物理過(guò)程分析、生物醫(yī)學(xué)成像、人體安檢等方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值。然而低溫匹配讀出電路的缺乏，使得快速響應(yīng)光子型焦平面陣列探測(cè)器的設(shè)計(jì)十分困難，進(jìn)而造成THz高速與實(shí)時(shí)成像技術(shù)的研究進(jìn)展緩慢。

　　為解決這一難題，中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研究員曹俊誠(chéng)領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)采用分子束外延技術(shù)堆疊生長(zhǎng)THz量子阱探測(cè)器（THzQWP）和發(fā)光二極管（LED）的方法，制備了可無(wú)像素成像的THz頻率上轉(zhuǎn)換成像芯片（THzQWP-LED，如圖1）。該芯片的峰值探測(cè)頻率為5.2 THz，等效噪聲功率達(dá)5.2pW⁄Hz0.5，等效成像像素為240×240。目前已完成該芯片與THz量子級(jí)聯(lián)激光器（THzQCL）聯(lián)動(dòng)成像實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)THzQCL光斑幾十微米量級(jí)衍射條紋的實(shí)時(shí)成像（如圖2），并在500 ns內(nèi)完成了對(duì)THz QCL光斑的單幀高速成像（等同于兩百萬(wàn)幀/s的成像速度）。相關(guān)研究成果發(fā)表在《科學(xué)報(bào)告》（Scientific Reports 6, 25383, 2016）上。

　　上述成像芯片的成功研制是THz高速成像技術(shù)的重要進(jìn)展，對(duì)該頻段內(nèi)高速、高能物理過(guò)程、材料分析以及生物醫(yī)學(xué)成像等技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。