新型超晶格摄像机问世

2011-10-31 21:31 来源: 中国科学院
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  据美国物理学家组织网近日报道,美国西北大学量子设备中心最近开发出一种功能强大的Ⅱ型超晶格摄像机,能通过调节吸收更宽波段的红外光,让人们能在黑夜中看到更加丰富多彩的景色。他们的研究发表在最近出版的《光学通讯》上。

  可见光波段的数字摄像机配备的探测器通常只能感测红、绿、蓝那些能被裸眼看到的颜色,而红外波段多色彩探测提供了一种独特的功能,不仅仅是表现色彩。人们在这一光谱范围发现了多种相应频率的化学物质,因此能在图像中实时表现化学光谱。

  新一代摄像机是世界上第一个双波段长波红外超晶格摄像机。他们为摄像机设计的探测能量极为狭窄,接近1/10电子伏特,也就是长波红外窗口的波长。探测器被设计成堆叠式,一个加在另一个上面,以使记录的像素保持空间一致。

  麦克科密工程学院电力工程于计算机科学教授、量子设备中心主管曼尼亚·雷茨表示,将该摄像机和多波段图形处理算法结合,拍下的照片能携带大量信息。其高分辨率多带宽的性能,只需0.5毫秒就能捕获一帧清晰的画面,且温度敏感性达到0.015摄氏度。

  这种红外光子摄像机是在另一种红外光探测材料碲镉汞(HgCdTe)的基础上造出来的。今年3月份,他们曾用HgCdTe探测摄像机拍摄日本被海啸损坏的核反应堆,为官方提供了精确的温度信息,协助制定冷却策略,预防核反应堆的融化。

  然而在长红外波领域,HgCdTe是一种昂贵的技术,它们的光谱狭窄单一,所以新的摄像机有更多的利益。雷茨说:“即使在超长波段,Type-Ⅱ超晶格也能被均匀地生长出来,因为它的能带间隙(energy gap)是由砷化铟(InAs)和锑化镓(GaSb)交替决定,而不像HgCdTe那样由其成分确定。”