中佛罗里达大学研究人员、纳米科学技术中心教授德巴什·钱达(Debashis Chanda)开发了一种新技术来探测光子——一种从可见光到无线电频率的基本粒子，在进行细胞通信中起着重要作用。
这一进步可能会在各个领域带来更精确和高效的技术，从改善医疗成像和通信系统到加强科学研究，甚至可能加强安全措施。
光子检测通常依赖于电压或电流振幅的变化/调制。但是Chanda已经开发出一种通过调制振荡电路的频率来探测光子的方法，为超灵敏的光子探测铺平了道路。
Chanda的方法使用一种特殊的相变材料(PCM)，当光接触它时，它会改变形状，使电节奏保持稳定，或者稳定的电路振荡。当光子击中材料时，它会改变节奏的速度，或者改变振荡频率。节奏的变化程度取决于光线的强弱，类似于人的声音会改变收音机的声音。
这项新进展最近发表在《先进功能材料》杂志上。
8 ~ 12微米波长范围的长波红外(LWIR)探测在天文学、气候科学、材料分析和安全领域具有极其重要的意义。然而，由于光子的低能量，在室温下进行LWIR探测一直是一个长期的挑战。
目前可用的LWIR探测器大致可分为两种类型:冷却型和非冷却型探测器，两者都有各自的局限性。
虽然冷却探测器提供了出色的探测能力，但它们需要低温冷却，这使得它们价格昂贵，限制了它们的实际应用。另一方面，非冷却探测器可以在室温下工作，但由于室温工作固有的较高热噪声，其探测率低，响应慢。低成本、高灵敏度、快速的红外探测器/相机继续面临着科学和技术的挑战。
这就是LWIR相机除了在国防部和特定空间应用之外没有广泛使用的主要原因。
Chanda说:“与所有现有的光子检测方案不同，光功率改变电压或电流的振幅(调幅- AM)，在提议的方案中，光子的撞击或事件调制振荡电路的频率，并被检测为频移，为噪声提供固有的鲁棒性，这些噪声本质上是AM。”
“我们基于fm的方法产生了出色的室温噪声等效功率，响应时间和探测能力，”Chanda说。“这种基于fm的光子探测概念可以在基于其他相变材料的任何光谱范围内实现。”
Chanda说:“我们的研究结果将这种新型的基于fm的探测器作为一个独特的平台，用于制造低成本、高效率的非冷却红外探测器和成像系统，用于各种应用，如遥感、热成像和医学诊断。”“我们坚信，通过适当的工业规模封装，性能可以进一步提高。”
Chanda小组开发的这一概念为高灵敏度、非冷却LWIR检测提供了一种范式转变，因为噪声限制了检测灵敏度。这一结果有望提供一种新的非冷却LWIR检测方案，该方案具有高灵敏度，低成本，并且可以轻松地与电子读出电路集成，而无需复杂的杂交。
更多信息:郭天一等，基于调频的长波红外探测与室温成像，先进功能材料(2023)。DOI: 10.1002 / adfm.202309298
由中佛罗里达大学提供
引文:研究者发现光子探测的新技术(2023,12月12日)2023年12月12日检索自https://phys.org/news/2023-12-technique-photon.html
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