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近日，美國國防高級研究計劃局（DARPA）宣布了一項新計劃，旨在在室溫下實(shí)現量子級紅外（IR）探測。

紅外光譜是一個(gè)廣闊的信息領(lǐng)域，現代紅外探測器可以利用這些信息用于各種應用，如夜視、生化光譜、微電子設計和氣候科學(xué)等。但用于這些實(shí)際領(lǐng)域的現代傳感器缺乏光譜選擇性，并且必須濾除噪聲，從而限制了它們的性能。先進(jìn)的紅外傳感器可以實(shí)現超靈敏的單光子探測水平，但這些傳感器必須低溫冷卻至4K（-269℃），并且需要大型、笨重的電源，這使得它們過(guò)于昂貴，不適合國防部日常使用或商業(yè)用途。

DARPA的光機熱成像（OpTIm）計劃旨在開(kāi)發(fā)具有量子級性能的新型、緊湊型室溫紅外傳感器——彌補性能有限的非制冷熱探測器和高性能低溫冷卻光電探測器之間的性能差距。

DARPA國防科學(xué)辦公室OpTIm項目經(jīng)理Mukund Vengalattore說(shuō)：“如果研究人員能夠滿(mǎn)足該項目的指標，我們將使紅外探測在靈敏度、光譜控制和響應時(shí)間方面比當前室溫紅外設備有數量級的改進(jìn)。通過(guò)在室溫下實(shí)現量子級靈敏度，緊湊型紅外傳感器將改變戰場(chǎng)監視、夜視以及陸地和空間成像。它還將使一系列商業(yè)應用成為可能，包括用于非侵入性癌癥診斷的紅外光譜，從人的呼吸或空氣中進(jìn)行高度準確和即時(shí)的病原體檢測，以及對農業(yè)和植物健康威脅的疾病前檢測?！?/p>

實(shí)現紅外傳感這一巨大技術(shù)飛躍的關(guān)鍵在于結合三種傳感器最佳性能的協(xié)同作用：第一，光機諧振器——微小的蹦床狀結構——提供了一個(gè)高隔離度、超靈敏的平臺；第二，全光探測器產(chǎn)生低噪聲、量子級探測；第三，具有光譜選擇性“定制”紅外吸收的超構材料允許對所需波長(cháng)進(jìn)行極其精確的探測。

Vengalattore說(shuō)：“試圖使用這些方法中的任何一種來(lái)增強紅外傳感能力本身都是困難的，但也不是太困難。OpTIm之所以是一個(gè)極其困難的挑戰，原因在于把這三者結合起來(lái)。如果我們成功了，它將產(chǎn)生革命性的影響。我們不僅僅希望通過(guò)信號讀取、噪聲抑制或光譜選擇性方面的改進(jìn)來(lái)增強現有的紅外探測模式。從科學(xué)的角度和面向應用的角度來(lái)看，這個(gè)項目令人興奮的地方在于，OpTIm致力于將光力學(xué)、材料物理、光子學(xué)和計量學(xué)的創(chuàng )新解決方案結合在一起，以重新審視一個(gè)老問(wèn)題?？偠灾?，基于OpTIm探測器的所有預期性能，有望賦能許多我們尚未想象到的應用?！?/p>

OpTIm是一個(gè)為期60個(gè)月的項目，分為兩個(gè)30個(gè)月的階段，各團隊將致力于對這種新型光機械紅外探測器進(jìn)行驗證、表征和基準測試。