通过纳米光子探测器设计实现直接热红外视觉
光学
2021-08-27 v1 介观与纳米尺度物理
应用物理
摘要
室温红外（IR）相机中对红外（IR）光子的探测是由对温度敏感的微测辐射热计像素二维阵列完成的。当来自远场的 IR 光聚焦到该阵列上时，微测辐射热计像素会按远场物体温度的比例升温。每个像素产生的电阻率变化通过片上电子读出电路进行测量，随后进行模数（A/D）转换、图像处理，并在单独的信息显示屏上呈现最终的 IR 图像。在这项工作中，我们引入了一种新的纳米光子探测器作为微测辐射热计的极简替代方案，使得无需使用 A/D 转换、图像处理和显示所需的组件即可呈现最终的 IR 图像。在我们的设计中，探测器阵列被可见激光照射，反射光本身携带可直接观看的 IR 图像。我们利用由碳化硅、氮化硅和二氧化硅等典型材料制成的谐振波导光栅结构实现并数值演示了这一功能，这些材料的微光刻技术已十分成熟。我们阐明了应对探测器阵列中制造非均匀性和温度漂移问题的要求。我们设想了一种基于在增强现实头戴式设备中及时使用衍射光波导和可调谐可见激光源的潜在近眼显示设备，以实现 IR 视觉。我们的工作表明，与现有的热红外相机相比，能够在合适的使用场景下以更低成本、更小外形尺寸和更低功耗实现直接热红外视觉。
引用
@article{arxiv.2108.11583,
title = {Direct thermal infrared vision via nanophotonic detector design},
author = {Chinmay Khandekar and Weiliang Jin and Shanhui Fan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2108.11583},
year = {2021}
}