新方案拓宽中红外成像应用场景

近日，中国科学院西安光机所瞬态光学研究室研究员刘红军团队在超表面中红外非线性频率上转换成像领域取得重要进展。该研究将非局域超表面的调控能力拓展至连续波非线性频率转换领域，不仅为小型化、低成本、高灵敏度的中红外探测技术提供了新的技术路径，更凭借该技术的片上集成潜力，在气体检测、环境监测、生物医学成像、集成光子传感等场景展现出广阔的应用前景。相关研究成果发表于《激光与光子学评论》。

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中红外波段（3–5微米）作为重要的大气透射窗口，在生物医学与环境监测等领域发挥着关键作用。非线性频率上转换技术可将难以直接高灵敏探测的中红外信号光转换到近红外或可见光波段，依托体积小、量子效率高的硅基探测器实现高性能探测，是当前中红外探测领域的核心技术路线之一。与传统非线性光学器件相比，非线性超表面可在亚波长尺度显著增强光与物质相互作用，从而突破严格的相位匹配条件限制。近年来，尽管高品质因子非局域超表面已被应用于增强非线性效应，却难以在低阈值、弱光条件下实现高效连续波频率上转换，同时兼顾灵活的光谱调控能力，这直接限制了高性能超表面中红外探测技术的实用化进程。