高速成像技術是太赫茲（THz）技術應用領域的重要研究方向之一，它在材料分析、高能物理過程分析、生物醫學成像、人體安檢等方面具有重要的應用價值。然而低溫匹配讀出電路的缺乏，使得快速響應光子型焦平面陣列探測器的設計十分困難，進而造成THz高速與實時成像技術的研究進展緩慢。為解決這一難題，中科院上海微系統所曹俊誠研究員領銜的研究團隊采用分子束外延技術堆疊生長THz量子阱探測器（THzQWP）和發光二極管（LED）的方法，制備了可無像素成像的THz頻率上轉換成像芯片（THzQWP-LED，如圖1）。該芯片的峰值探測頻率為5.2 THz， 等效噪聲功率達5.2pW⁄Hz^0.5，等效成像像素為240×240。目前已完成該芯片與THz量子級聯激光器（THzQCL）聯動成像實驗，實現了對THzQCL光斑幾十微米量級衍射條紋的實時成像（如圖2），并在500 ns內了完成對THz QCL光斑的單幀高速成像（等同于兩百萬幀/s的成像速度）。相關研究成果發表在Scientific Reports 6, 25383, 2016。

圖1、太赫茲成像器件結構圖

圖2、太赫茲成像芯片對不同強度激光光斑的成像圖

上述成像芯片的成功研制是THz高速成像技術的重要進展，對該頻段內高速、高能物理過程、材料分析以及生物醫學成像等技術的發展具有重要意義。

信息來源：中國科學院上海微系統與信息技術研究所