太赫茲波可以穿透不透明材料，并提供各種化學物質的獨特光譜特征，但它們在現(xiàn)實世界中的應用受到太赫茲成像系統(tǒng)速度慢、尺寸大、成本高和復雜性的限制。問題在于缺乏合適的焦平面陣列探測器，這種探測器包含成像系統(tǒng)使用的輻射探測器。

由加州大學洛杉磯分校Samueli工程學院電氣和計算機工程教授Mona Jarrahi和Aydogan Ozcan領導的研究團隊發(fā)明了一種新的太赫茲焦平面陣列來解決這個問題。

帶PSR的等離子體光電導THz-FPA

通過消除逐點捕獲和顯示圖像的光柵掃描的需要，研究團隊能夠加速成像，比現(xiàn)有系統(tǒng)快1000倍以上。新陣列構成第一個已知的太赫茲成像系統(tǒng)，其速度足以捕獲視頻并提供實時、3D多光譜圖像，同時保持高信噪比。

加州大學洛杉磯分校的研究發(fā)表在《自然·光子學》上，描述了新的焦平面陣列，該陣列在小于典型芝麻種子大小的空間內安裝了283,500個納米天線。該陣列能夠提供空間振幅和相位分布，以及直接成像物體的時間和光譜數據，從而繞過了光柵掃描的需要。該團隊還利用機器學習訓練的神經網絡實時提高捕獲圖像的分辨率。

Jarrahi說：“太赫茲成像可以幫助我們看到使用其他過程或技術無法檢測到的東西，通過這種焦平面陣列，我們開啟了新的可能性，以一種以前不可能的方式將太赫茲成像用于實時高通量掃描和檢測”。他是諾斯羅普·格魯曼公司電氣工程主席，并領導加州大學洛杉磯分校Samueli的太赫茲電子實驗室。

先前試圖創(chuàng)建更快的太赫茲成像系統(tǒng)，但信號噪聲比低，研究人員難以獲得清晰的圖像。該系統(tǒng)體積龐大且價格昂貴。使用新的焦平面陣列及其配備的神經網絡，研究小組展示了該系統(tǒng)能夠以超過1000個像素對硅蝕刻的3D圖案進行成像。

太赫茲光子的能量相對較低，并且能夠穿透許多不透明和非導電材料，這使得太赫茲輻射有希望在各個行業(yè)中得到應用。比如醫(yī)學成像、安全檢查以及藥品或農產品檢查。

Jarrahi和Ozcan都是加州大學洛杉磯分校加州納米系統(tǒng)研究所的成員，Ozcan擔任創(chuàng)業(yè)、工業(yè)和學術交流的副主任。Ozcan是加州大學洛杉磯分校Volgenau工程創(chuàng)新主席，并領導Ozcan研究小組，他還在加州大學洛杉磯分校生物工程系和David Geffen醫(yī)學院擔任教職。

這項技術正由Lookin公司商業(yè)化，這是一家從Jarrahi研究小組分離出來的初創(chuàng)公司。該公司由 Jarrahi 和博士后研究員兼研究小組成員 Nezih Tolga Yardimci 共同創(chuàng)立。Yardimci是該論文的作者，并擔任Lookin的首席執(zhí)行官兼首席技術官。

該論文的其他作者是加州大學洛杉磯分校Samueli博士后研究員Xurong Li，研究生Deniz Mengu，校友Deniz Turan和Lookin的首席工程師Ali Charkhesht。除了Charkhesht之外，所有人都是加州大學洛杉磯分校Jarrahi和Ozcan研究實驗室的現(xiàn)任或前任成員。

審核編輯：湯梓紅