具有像素超分辨率的等离子体光电导太赫兹焦平面阵列

在电磁频谱太赫兹波段工作的成像系统需求巨大，因为太赫兹波在穿透许多光学不透明材料以及提供各种化学品独特光谱特征方面具有显著特性。然而，现有成像系统速度慢、体积大、成本高且复杂，限制了太赫兹成像器在现实应用中的使用。这些局限主要源于缺乏可直接提供被成像物体频率分辨和/或时间分辨空间信息的太赫兹焦平面阵列（THz-FPA）。在此，我们报道了首个可直接提供空间振幅与相位分布以及被成像物体超快时间与光谱信息的 THz-FPA。它由约 0.3 百万个等离子体光电导纳米天线组成的二维阵列构成，经优化可高信噪比快速探测宽带太赫兹辐射。作为首个概念验证，我们利用这些等离子体纳米天线所捕获振幅与相位数据的多光谱特性，实现了物体的像素超分辨率成像。我们成功对硅衬底中的刻蚀图案成像并超分辨，以超过 1 千像素的有效像素数重建了这些结构的形状与深度。通过消除光栅扫描与空间太赫兹调制的需要，我们的 THz-FPA 相比最先进技术将成像速度提升逾 1000 倍。除该概念验证超分辨演示外，我们的等离子体光电导 THz-FPA 所赋能的独特能力为广泛使用高光谱与三维太赫兹物体图像的一系列应用带来了变革性进展。