新的夜视光学革命性红外传感

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光有信息的特殊关系。在可见光的形式,它可以在人脑创造世界的图像。但可见光是一个更大的电磁频谱的一小部分,并且该频谱使得惊人应用成为可能。

这些包括无线电传输,基于微波的无线网络连接的通信,并用X射线相关的医疗应用。

技术,旨在以信息化,分析和传感应用尤其受到电磁学的研究前进。

在现金网app下载,有一个特殊的焦点上,其与热辐射相关联的红外范围内的和,使夜视镜可能的。

目前,某些类型的成像的可以显着地通过移位成红外中期和长波范围(MWIR和LWIR),如通过雾,烟和其他大气障碍物看的能力,以使甚至远处的物体到改善细焦点。

与现有LWIR图像传感器的问题是,为了工作需要对它们进行冷却,例如,用液氮。这严重限制了它们的操作应用。

现在,物理学教授和电子工程在现金网app下载, 肯尼斯·克罗泽,是利用纳米技术想出新的方法,以高性能的红外成像技术。在这个过程中,新的设计已经为额外的通信和传感技术的创新创造了新的机遇。

克罗泽教授是由美国资助 美国国防部高级研究计划局 (DARPA),并在加州大学伯克利分校的大学合作的作品。进步为目标的军事,民用和工业领域。

该项目

克罗泽教授希望该项目利用这一改进与转变到更长的波长相关的红外图像质量。他面临的问题是,长波光子不要携带大量的能量,使它们很难被探测到。

目前,半导体材料(由汞 - 镉 - 碲化物的)被用作LWIR光传感器。这些材料具有“小能带隙”,这意味着在室温下将传感器拾取大量的噪音,甚至在没有任何光线。以减少噪声,传感器必须被冷却至极端温度。

以避免冷却的需要,教授克罗齐耶专注于一种不同的半导体构成,使用非常薄的和已知为二维(2D)的材料的材料。

在现金网app下载,重点开发工作落在了石墨烯(在厚度不足一米的十亿分之一),而加州大学与碲和黑磷联合工作 二硫化物。

制造光敏感区域尽可能小可以噪声降低,但它引入其自身的挑战:减少了信号。

作为响应,教授克罗齐耶设计,制造和测试纳米结构用作天线来在2 d光电检测器将光集中信号。这些被使用金在墨尔本中心纳米加工制造。

结果

当微小的金天线被包含在新的2D光检测器,它们被发现显着地增加信号,将得到的设备创建用于红外技术开发一个新的,更灵活的基础。

克罗泽教授和他的团队还采用了纳米加工方法另一层添加到微型二维光电探测器和天线。它们构成的纳米过滤器116的阵列,其中每一个限制,它发送根据其波长的光。这样的设计是坐在2D光电探测器的顶部。

球队表明,通过测量通过每个滤光器发射的光量,所以能够解构光的化妆。软件已经开发出来,利用这些信息来产生入射光的法医“谱”。换句话说,这个设备可以作为微型光谱仪的功能,读取使用红外光未知材料的化学身份。

此装置具有应用程序作为用于医疗,食品安全,军事和工业应用,包括快速检测有毒气体的手持光谱仪。

在优化光电探测器的性能的过程中,克罗泽教授的研究小组做出了额外的,偶然的发现。

“我们正在施加电压到光电探测器,发现我们可以改变的设备的‘反射光谱’,将其转换成一个调制器,”克罗泽教授说。 “这意味着你可以闪耀光到光电检测器以产生一反射光束,但使用电压来控制光的功率以引入一个信号”。

创建通信应用,包括利用激光通过所述环境气氛来中继信息。也有用途为模拟用于银幕电影的可视光调制器“的场景投影机”。

“今天电磁技术是什么是可能的一小部分,”克罗泽教授说。 “所以这是令人兴奋的,当物理,数学建模和纳米加工的共混物可以推动的界限。”