新的相機系統利用太赫茲波長實現更好的成像
一個工程師團隊已經開發出一種新型相機,可以探測太赫茲(THz)波長的輻射。這種新的成像系統可以高度詳細地看穿某些材料,這可能使它對安全掃描儀和其他傳感器有用。太赫茲輻射是波長介於微波和可見光之間的輻射,這些頻率在一類新的成像系統中顯示出前景。
它們可以穿透許多材料並捕捉新的細節水平,重要的是這種輻射是非電離的,這意味著它在用於人類時比X射線更安全。
問題是,採集太赫茲波長的探測器可能很笨重、緩慢、昂貴,難以在實際條件下運行,或者是這些因素的某種組合。但是在一項新的研究中,麻省理工學院、三星公司和明尼蘇達大學的研究人員開發了一個系統,可以快速、精確地檢測太赫茲脈衝,並在常規室溫和壓力下進行。
這個新系統的關鍵是所謂的量子點。最近的工作表明,這些微小的顆粒在受到太赫茲波的衝擊時將發出可見光的熒光,然後可見光可以被傳統的相機探測器捕獲。由此產生的圖像不僅可以檢測到低強度的太赫茲脈衝,而且還有可能揭示出光束的偏振情況。
該設備是由多層堆疊而成的。首先是一個由窄縫分隔的納米級金線陣列,然後是一個量子點層。上面有一個傳統的CMOS圖像傳感器,當量子點被傳入的太赫茲波擊中時,它可以捕捉到量子點發出的可見光。對於能夠捕獲光束偏振的探測器版本,水平狹縫被一層環形狹縫所取代。
在測試中,該團隊表示,新設備能夠以遠低於現有系統的強度水平採集太赫茲脈衝,同時也更小,製造成本更低。事實上,該設備的每一層都可以使用目前的微芯片製造技術來製造。最重要的是,目前的系統都無法捕捉到偏振現象。
然而,在這項技術可能準備好進行商業化之前,仍有很多工作要做。特別是,該團隊說,太赫茲輻射的來源仍然相當麻煩,但它們的複雜性在未來也可能會下降。
成像並不是太赫茲輻射的唯一潛在用途–這些波長也準備在未來十年左右成為6G通信系統的基礎。
這項新研究發表在《自然-納米技術》雜誌上。