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红外探测器可提高室温下的夜视能力

发布:laserpulse    |    2019-11-06 22:11    阅读:153
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中央佛罗里达大学(UCF)的研究人员设计出一种方法,用于非制冷、可调多光谱红外(IR)检测。该团队表明,通过局部Dirac等离子体激元激发、石墨烯迁移和非对称热载流子的激发以及由此产生的电子光电热效应的相互作用,诱导可调谐、增强的IR吸收相互影响,满足上述条件就可以使用2D单层石墨烯进行室温光电检测。

开发新型高度灵敏但未冷却红外探测器的关键是将2D纳米材料石墨烯设计成可以承载电流的材料。研究人员通过将材料设计为非对称来实现这一点,从而使吸收的光撞击材料的不同部分而产生的温差导致电子从一侧流向另一侧,从而产生电压。非对称石墨烯通道设计促进了高温梯度的产生,该团队称这对探测器的光响应至关重要。

中佛罗里达大学纳米科学技术中心副教授Debashis Chanda展示了改进的红外夜视功能。 由中佛罗里达大学研究办公室Karen Norum提供。

检测器每次捕获一个像素的能力都得到了测试。研究人员发现了引起光响应的各种过程,这表明探测器的快速、高响应性可以归因于光热电效应。UCF团队使用扩展到约16,000 nm的波长来构建检测器,该检测器可以识别不可见IR域内的不同波长,并选择发射不同IR波长的不同对象。 Debashis Chanda教授说:“借助我们开发的红外探测器,您可以从黑暗中看到的物体中提取更多信息。”

研究人员说,目前的夜视摄像机无法根据其不同的红外波长来隔离不同的对象,而是将所有波长集中在一起,从而可以通过红外镜头将几个单独的对象视为一个对象。 “假设您正在通过夜视镜在晚上看着某人。您正在看他的红外信号,遍布他的全身。他可能拥有隐藏的武器,可以发射不同波长的红外光,但即使使用目前可用的、昂贵的、低温冷却的相机,您也看不到。”钱达说。

钱达说:“这是实际动态调整检测器光谱响应,或者换句话说,选择想要看到的红外“颜色”的首批演示之一。”除了在夜视摄像机中看到的标准颜色之外,UCF检测器还可以分配其他红外“颜色”来表示反射不同波长的红外光。UCF小组提出的可调谐频率的石墨烯检测器可提供光谱检测功能,并有望朝着IR中的动态多光谱成像迈进。增强夜视的能力可以改善科学家在太空、化学和生物灾区以及战场上的视野。

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