无定形硅碳光子学用于超声成像
光学
2025-07-08 v1
摘要
光子超声传感器因其尺寸无关的噪声比、高灵敏度和宽带特性，具有显著提升超声成像空间与时间分辨率的潜力。对光学材料在超声感应中的探索因其有望进一步提升器件性能、制造兼容性和长期稳定性而引起广泛关注。本工作引入无定形硅碳（a-SiC）作为光子超声传感器材料。a-SiC 具备光学约束、低传输损耗和高材料稳定性的平衡组合，使其能够实现灵敏且微型化的 microring 传感器。我们演示了一个由 20 个传感器构成的线性阵列耦合到单总波导的紧凑型超声检测系统。传感器最高光学 finesse 达 1320，固有平台灵敏度为 78 fm/kPa，导致噪声等效压力密度低于 55 mPa/√Hz（在 3.36 MHz 至 30 MHz 范围内校准至声学探头）。此外，我们进行了对细小结构的高分辨率超声成像，凸显了这些传感器在实际应用中的可行性。此外，其低沉积温度使 a-SiC 可用于大多数基底上的光子超声传感器集成。这些结果将 a-SiC 定位为光子超声感应的有前景材料，为下一代光声成像应用提供了微型化、低损耗和高灵敏度的解决方案。
引用
@article{arxiv.2507.04353,
title = {Amorphous Silicon-Carbide Photonics for Ultrasound Imaging},
author = {R. Tufan Erdogan and Bruno Lopez-Rodriguez and Wouter J. Westerveld and Sophinese Iskander-Rizk and Gerard J. Verbiest and Iman Esmaeil Zadeh and Peter G. Steeneken},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.04353},
year = {2025}
}