太赫兹波是指频率在0.1THz到10THz范围的电磁波，波长大概在0.03到3mm范围，介于微波与红外之间。它蕴含着尚未完全开发的丰富的频谱资源，能够穿透非极性分子材料和非金属复合材料，同时对分子振动、转动能级有光谱分辨能力。但由于缺少合适的焦平面阵列探测器，导致太赫兹成像系统速度慢、尺寸大、成本高，以至于限制了其实际应用。
为了解决这个问题，美国加州大学洛杉矶分校塞缪尔工程学院的电气和计算机工程教授Mona Jarrahi和Aydogan Ozcan所带领的研究团队设计出一种新的太赫兹焦平面阵列，通过消除对逐点捕获和显示图像的光栅扫描的需要，成功将成像速度提高到现有系统的1000倍以上。基于这种新型焦平面阵列的太赫兹成像系统能够在保持高信噪比的情况下捕获视频并提供实时的3D多光谱图像。该成果以“ Plasmonic photoconductive terahertz focal-plane array with pixel super-resolution”为题发表在Nature Photonics上。
PSR等离子体光导太赫兹焦平面阵列
这种焦平面阵列包含在一个比芝麻粒还晓得空间里放置的283500个纳米天线。该阵列能够直接提供空间振幅和相位分布以及成像物体的时间和光谱数据，从而无需光栅扫描。研究人员还利用机器学习训练的神经网络来实时提高捕获图像的分辨率。
Mona Jarrahi表示，通过焦平面阵列，太赫兹成像能够实现实时、高通量扫描和检测，这在之前是无法实现的。以往的快速太赫兹成像系统的信噪比处于一个较低的水平，无法得到清晰的图像，而且尺寸较大，成本较高。实验结果显示，这种新型成像系统具有对超过1000像素的硅蚀刻3D图案进行成像的能力。该团队认为，他们的研究在医学成像、安全检查、药品检测等领域具有非常大的应用潜力。
《光谱成像市场和趋势-2022版》
《新兴图像传感器技术及市场-2024版》
