研究人员开发出一种新型太赫兹成像系统

太赫兹波可以穿透不透明材料，并提供各种化学物质的独特光谱特征，但它们在现实世界中的应用受到太赫兹成像系统速度慢、尺寸大、成本高和复杂性的限制。问题在于缺乏合适的焦平面阵列探测器，这种探测器包含成像系统使用的辐射探测器。

由加州大学洛杉矶分校Samueli工程学院电气和计算机工程教授Mona Jarrahi和Aydogan Ozcan领导的研究团队发明了一种新的太赫兹焦平面阵列来解决这个问题。

带PSR的等离子体光电导THz-FPA

通过消除逐点捕获和显示图像的光栅扫描的需要，研究团队能够加速成像，比现有系统快1000倍以上。新阵列构成第一个已知的太赫兹成像系统，其速度足以捕获视频并提供实时、3D多光谱图像，同时保持高信噪比。

加州大学洛杉矶分校的研究发表在《自然·光子学》上，描述了新的焦平面阵列，该阵列在小于典型芝麻种子大小的空间内安装了283,500个纳米天线。该阵列能够提供空间振幅和相位分布，以及直接成像物体的时间和光谱数据，从而绕过了光栅扫描的需要。该团队还利用机器学习训练的神经网络实时提高捕获图像的分辨率。

Jarrahi说：“太赫兹成像可以帮助我们看到使用其他过程或技术无法检测到的东西，通过这种焦平面阵列，我们开启了新的可能性，以一种以前不可能的方式将太赫兹成像用于实时高通量扫描和检测”。他是诺斯罗普·格鲁曼公司电气工程主席，并领导加州大学洛杉矶分校Samueli的太赫兹电子实验室。

先前试图创建更快的太赫兹成像系统，但信号噪声比低，研究人员难以获得清晰的图像。该系统体积庞大且价格昂贵。使用新的焦平面阵列及其配备的神经网络，研究小组展示了该系统能够以超过1000个像素对硅蚀刻的3D图案进行成像。

太赫兹光子的能量相对较低，并且能够穿透许多不透明和非导电材料，这使得太赫兹辐射有希望在各个行业中得到应用。比如医学成像、安全检查以及药品或农产品检查。

Jarrahi和Ozcan都是加州大学洛杉矶分校加州纳米系统研究所的成员，Ozcan担任创业、工业和学术交流的副主任。Ozcan是加州大学洛杉矶分校Volgenau工程创新主席，并领导Ozcan研究小组，他还在加州大学洛杉矶分校生物工程系和David Geffen医学院担任教职。

这项技术正由Lookin公司商业化，这是一家从Jarrahi研究小组分离出来的初创公司。该公司由 Jarrahi 和博士后研究员兼研究小组成员 Nezih Tolga Yardimci 共同创立。Yardimci是该论文的作者，并担任Lookin的首席执行官兼首席技术官。

该论文的其他作者是加州大学洛杉矶分校Samueli博士后研究员Xurong Li，研究生Deniz Mengu，校友Deniz Turan和Lookin的首席工程师Ali Charkhesht。除了Charkhesht之外，所有人都是加州大学洛杉矶分校Jarrahi和Ozcan研究实验室的现任或前任成员。

 

　　审核编辑：汤梓红