化工儀器網(wǎng)手機(jī)版
移動(dòng)端訪問(wèn)更便捷
今日焦點(diǎn) Today's Focus
查看更多+-
IG China 2025啟幕 測(cè)司儀表賦能氣體產(chǎn)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型
測(cè)司儀表(上海)有限公司攜可視化泄露檢測(cè)儀ULD5[詳細(xì)]
華東師大科研團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)高幀頻中紅外單光子上轉(zhuǎn)換光譜儀
2023年06月10日 09:29:40
來(lái)源：化工儀器網(wǎng) 作者：宋池 點(diǎn)擊量：4230
華東師大研究團(tuán)隊(duì)在中紅外高速光譜探測(cè)方面取得重要進(jìn)展，發(fā)展了寬波段、超靈敏、高幀頻的中紅外上轉(zhuǎn)換光譜測(cè)量技術(shù)。
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】近日，華東師大研究團(tuán)隊(duì)在 Laser & Photonics Reviews 雜志發(fā)表一項(xiàng)中紅外高速光譜探測(cè)領(lǐng)域的研究成果。團(tuán)隊(duì)發(fā)展的中紅外上轉(zhuǎn)換光譜測(cè)量技術(shù)具有寬波段、超靈敏、高幀頻的特點(diǎn)，光譜刷新率達(dá)到近百外幀每秒，單光子靈敏度逼近量子極限，在燃燒場(chǎng)分析、高通量分選和化學(xué)反應(yīng)跟蹤等需要應(yīng)用高速靈敏紅外光譜測(cè)量的場(chǎng)景提供技術(shù)支持。
中紅外輻射通常被定義為波長(zhǎng)處于2.5-25 μm或頻率處于400-4000 cm-1的電磁波。中紅外波段包含眾多分子振轉(zhuǎn)能級(jí)躍遷的特征譜線，尤其是600-1400 cm-1的光譜區(qū)域有大量分子指紋的重疊，稱為“指紋區(qū)域”或“光譜指紋”。因此中紅外光譜技術(shù)在軍事、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)學(xué)治療以及基礎(chǔ)研究等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。
受到探測(cè)器靈敏度及寬帶光源亮度的限制，傳統(tǒng)中紅外光譜儀的性能在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常無(wú)法滿足前沿研究的需求。為提高中紅外高速光譜測(cè)量的信噪比，近年來(lái)研究者發(fā)展出了頻率上轉(zhuǎn)換技術(shù)，通過(guò)非線性過(guò)程將中紅外波段轉(zhuǎn)換到可見(jiàn)光或近紅外波段，進(jìn)而利用高性能硅基探測(cè)器實(shí)現(xiàn)信號(hào)的靈敏捕獲。但是該技術(shù)在單光子水平的超靈敏測(cè)量仍然存在單次測(cè)量譜帶范圍窄、光譜探測(cè)速率受限等問(wèn)題。
針對(duì)上述問(wèn)題，華東師大科研團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了具有單光子探測(cè)靈敏度和亞兆赫茲刷新率的寬帶中紅外上轉(zhuǎn)換光譜儀，從中紅外光源制備和中紅外光譜探測(cè)技術(shù)等方面進(jìn)行了改進(jìn)。使其具備寬帶光譜覆蓋、單光子靈敏度和兆赫茲刷新率等性能。
在中紅外光源制備方面，利用氮化硅(Si3N4)光子波導(dǎo)制備出覆蓋1.5-4.2μm的寬光譜中紅外超連續(xù)譜光源，相對(duì)傳統(tǒng)熱輻射光源具有更好方向性、更優(yōu)光束質(zhì)量以及更高光譜亮度，且通過(guò)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)色散調(diào)控與泵浦光場(chǎng)時(shí)頻控制，可以實(shí)現(xiàn)光譜覆蓋范圍以及光譜平坦度等參數(shù)的定制與優(yōu)化。此外，相對(duì)于基于固態(tài)光學(xué)參量振蕩器的中紅外制備方式，基于光學(xué)波導(dǎo)集成的超連續(xù)譜源可以直接兼容光纖激光，為發(fā)展高集成、高穩(wěn)定的中紅外寬帶相干光源獲取提供了有效途徑，有助于提升后續(xù)光譜測(cè)量的信噪比與刷新率。
在中紅外光譜探測(cè)方面，研究人員發(fā)展了同步脈沖泵浦的非線性頻率上轉(zhuǎn)換探測(cè)技術(shù)，通過(guò)制備與紅外信號(hào)光子時(shí)域高精度同步的泵浦脈沖，在啁啾性極化鈮酸鋰非線性晶體中實(shí)現(xiàn)了1700 nm超寬帶的中紅外高效轉(zhuǎn)換，然后借助高性能可見(jiàn)光/近紅外分光與探測(cè)器件，實(shí)現(xiàn)了高分辨、高靈敏的中紅外光譜測(cè)量。為了進(jìn)一步壓制參量熒光噪聲與環(huán)境背景噪聲，研究人員結(jié)合高效空間濾波與光譜濾波技術(shù)，獲得了高達(dá)210 dB的噪聲抑制比，利用硅基EMCCD最終獲得了0.2光子/納米/脈沖的超靈敏度中紅外光譜，光譜分辨率為5 cm−1。進(jìn)一步地，得益于高亮度的寬帶中紅外源、高效率的頻率轉(zhuǎn)換以及高抑制比的噪聲濾波性能，研究者利用高性能硅基CMOS相機(jī)實(shí)現(xiàn)了高達(dá)212,500幀的光譜采集速率，比此前相關(guān)報(bào)道在相同信噪比下提高了至少一個(gè)數(shù)量級(jí)。
華東師大科研團(tuán)隊(duì)在中紅外光譜測(cè)量技術(shù)的突破是我國(guó)儀器技術(shù)的又一次重大進(jìn)展，使我國(guó)在前沿研究中又多了一項(xiàng)自主技術(shù)，減少了對(duì)國(guó)外技術(shù)的依賴。
資料來(lái)源：華東師范大學(xué)
相關(guān)閱讀 Related Reading
查看更多+-
預(yù)算193萬(wàn) 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)采購(gòu)實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備
近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)就“中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)曲周實(shí)驗(yàn)站采購(gòu)儀器設(shè)備項(xiàng)目（第二批）”發(fā)布公開(kāi)招標(biāo)公告，預(yù)算金額為193.54萬(wàn)元。2025-06-20 09:55:10 -
預(yù)算287.46萬(wàn)元 福建師范大學(xué)采購(gòu)高靈敏度熒光光譜系統(tǒng)等設(shè)備
近日，福建師范大學(xué)委托福建康泰招標(biāo)有限公司組織公開(kāi)招標(biāo)，采購(gòu)高靈敏度熒光光譜系統(tǒng)等設(shè)備，預(yù)算287.46萬(wàn)元。2025-06-20 09:45:27 -
預(yù)算218萬(wàn) 吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院采購(gòu)實(shí)驗(yàn)室儀器
近日，吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院就“生物制藥專業(yè)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)（二次）”項(xiàng)目發(fā)布公開(kāi)招標(biāo)公告，預(yù)算金額為218萬(wàn)元。2025-06-20 09:25:46 -
項(xiàng)目名稱：中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所高精度X射線反射鏡和光柵采購(gòu)項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：0729-254OIT360389/02，招標(biāo)范圍：...2025-06-19 15:15:10
-
預(yù)算770萬(wàn) 北京市臨床藥學(xué)研究所采購(gòu)儀器設(shè)備
近日，北京市臨床藥學(xué)研究所就“臨床合理用藥評(píng)價(jià)項(xiàng)目科研設(shè)備”發(fā)布公開(kāi)招標(biāo)公告，預(yù)算金額為770萬(wàn)元。2025-06-19 09:37:30 -
預(yù)算224萬(wàn) 昆明海關(guān)采購(gòu)實(shí)驗(yàn)室儀器
近日，昆明海關(guān)就“昆明海關(guān)2025年實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備采購(gòu)項(xiàng)目”發(fā)布公開(kāi)招標(biāo)公告，預(yù)算金額為224.3萬(wàn)元。2025-06-19 08:46:04
版權(quán)與免責(zé)聲明
- ①凡本網(wǎng)注明“來(lái)源：化工儀器網(wǎng)”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其他方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的，應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用，并注明“來(lái)源：化工儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
- ②本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來(lái)源（非化工儀器網(wǎng)）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)，不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí)，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來(lái)源，并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
- ③如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問(wèn)題，請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
