Endoscopic Fourier-transform infrared spectroscopy through a fiber microprobe
针对FTIR在强红外吸收介质（如液体溶液）中定量能力受限的问题，开发了可插入液体的红外光纤微探针及内镜FTIR方法，通过水的基准测试验证其性能，为体相液体的内镜化学分析提供新途径。
2024-12-01 physics.ins-det physics.optics
Mid-Infrared Frequency Comb Fourier Transform Spectrometer
基于光学频率梳的高分辨率光谱仪为光谱应用提供了巨大的潜力。虽然已经证明了各种实施方式，但缺乏合适的中红外梳状源阻碍了分子指纹的探索。在这里，我们提出了第一次在2100-3700-cm-1光谱区域，允许快速和同时收购宽带吸收光谱高达0.0056 cm-1的分辨率频率梳傅里叶变换光谱仪。我们证明了十亿分之一的检测限在30秒的集成时间为各种重要的分子，包括甲烷，乙烷，异戊二烯，一氧化二氮。我们的系统即使在具有连续吸收带的气体混合物中也能实现精确的浓度测量，并且通过同时分析多个光谱特征，可以在低于本底噪声的水平上检测分子。该系统代表了一种近实时、高分辨率、高带宽的中红外光谱仪，它可以在痕量气体检测、大气科学和医疗诊断等许多应用中取代传统的傅里叶变换光谱仪。
2010-09-24 physics.chem-ph physics.ins-det physics.optics
Sensitivity-enhanced Fourier transform mid-infrared spectroscopy using a supercontinuum laser source
傅里叶变换红外（FTIR）光谱仪几十年来一直是中红外（MIR）光谱领域的主导技术。在MIR光谱区工作的超连续谱激光源由于其独特的特性，如高亮度、宽带光谱覆盖和增强的稳定性，现在提供了丰富FTIR光谱学领域的潜力。在我们的贡献中，我们引入这种先进的光源作为传统热发射器的替代品。此外，脉冲MIR超连续谱源的FTIR光谱仪的有效耦合的方法被提出和详细考虑。实验部分是致力于脉冲到脉冲的能量波动的应用超连续激光，系统的性能，以及噪声和长期稳定性。与传统的FTIR仪器配备了热发射器进行的比较测量表明，类似的噪声水平可以实现与超连续谱为基础的系统。在液体流动池（500 $μ$ m路径长度）中对甲醛水溶液的浓度系列测试基于超连续谱的FTIR光谱仪的分析性能，并与常规FTIR（130 $μ$ m路径长度）进行比较。结果表明，由于激光的高亮度使路径长度延长，检测限提高了四倍。总之，配备新型宽带MIR超连续谱激光器的FTIR光谱仪可以超越传统系统，提供卓越的性能，例如，在保持从高度稳定的热发射器已知的低噪声水平的同时，实现了以前无法达到的相互作用路径长度。
2020-04-16 physics.ins-det physics.optics
Graphene-based, mid-infrared, room-temperature pyroelectric bolometers with ultrahigh temperature coefficient of resistance
石墨烯非常适合于光子和光电应用，迄今为止报道的可见光，近红外（NIR）和THz中的各种光电探测器（PD），以及中红外（MIR）中的热探测器。在这里，我们提出了一种室温MIR-PD，其中LiNbO 3晶体的热释电响应以高增益（高达200）转换为石墨烯的电阻率调制，导致电阻的电阻温度系数高达900%/K，比现有技术高两个数量级，器件面积为300 × 300 μ m2。这是通过制造浮置金属结构来实现的，该浮置金属结构将由热电衬底产生的电荷集中在石墨烯沟道的顶栅电容器上。这使我们能够在1 Hz下解决15 umK的温度变化，为新一代MIR成像和光谱检测器铺平了道路
2016-08-01 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Real-time, chirped-pulse heterodyne detection at room-temperature with 100GHz 3dB-bandwidth mid-infrared quantum-well photodetectors
本文研制室温100 GHz带宽的GaAs多量子阱中红外光电探测器，并以宽带外差电子学单次实时获取逾100 GHz的频率校准分子光谱。
2024-06-12 physics.ins-det
Dual-Polarization Bandwidth-Bridged On-Chip Bandpass Sampling Fourier Transform Spectrometer from Visible to Near-Infrared
小型化生物传感和生物成像应用对覆盖整个组织透明窗口（λ=650-1050 nm）的高分辨率片上宽带光谱仪提出了很高的要求。在这里，我们提出了一种新型的空间外差傅里叶变换光谱仪（SHFTS）与亚波长光栅耦合器（SWGC）集成的双偏振带通采样的氮化硅平台上。通过调节不同偏振态的耦合角，实验证明了前所未有的宽带光谱恢复结果，总带宽覆盖400 nm，桥接650 nm到1050 nm的波长，分辨率为2-5 nm。通过应用带通采样定理，我们规避了固有的带宽和分辨率之间的权衡限制SHFTS没有一个离谱的马赫-曾德尔干涉仪（MZI）阵列的数量或添加额外的有源元件。带通采样SHFTS设计为具有线性不平衡的32 MZI，在4.7 mm x 0.65 mm的总占地面积尺寸内的最大光程长度差为93 μm，SWGC的耦合角在0°至32°之间变化，以覆盖整个组织透明窗口。
2021-12-13 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
On-chip lateral Si:Te PIN photodiodes for room-temperature detection in the telecom optical wavelength bands
本文首次实验展示了横向 Te 超掺杂 Si PIN 光电二极管在室温电信波段工作，并详细描述了其制造工艺、工作原理与性能，为在单一硅芯片上利用平面 CMOS 技术集成有源和无源光子元件提供了有前景的方案。
2023-05-02 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Scanless quantum Fourier-transform mid-infrared spectroscopy for solids and surface analysis
Research Center for Non-Destructive Testing（无损检测研究中心）；Johannes Kepler University（约翰内斯·开普勒大学）
本文实现了一种无扫描量子傅里叶变换中红外显微光谱仪，无需扫描延迟即可在100毫秒内获取光谱，并展示了其在固体、表面及浑浊介质中的高光谱成像能力。
2026-09-30 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Scanless quantum Fourier-transform mid-infrared spectroscopy for rapid high-sensitivity hyperspectral mapping
Research Center for Non-Destructive Testing（无损检测研究中心）；Johannes Kepler University（约翰内斯·开普勒大学）
研究利用无扫描量子FTIR技术，通过纠缠光子计量原理及频域测量，结合重建算法，突破传统FTIR局限。相比传统方法信噪比优势明显，实现快速高光谱成像，空间与光谱分辨率高，能快速获取多种样品高质量单像素光谱。
2026-07-21 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Room temperature mid-IR single photon spectral imaging
光谱成像和中红外（中红外）波长的检测正在成为一种具有巨大技术和科学意义的技术，主要是因为重要的化合物显示出独特而强烈的中红外光谱指纹，揭示了有价值的化学信息。虽然现代量子级联激光器已经发展成为理想的相干中红外激发源，但简单，低噪声，室温检测器和成像系统仍然落后。我们解决这个需要提出一种新的，现场部署，上转换系统的敏感，2-D，中红外光谱成像。测得的室温暗噪声为0.2光子/空间元素/秒，这是低温冷却InSb相机的暗噪声水平的十亿倍以下。获得了单光子成像和高达200 × 100的空间单元分辨率，对于3 \mum的偏振非相干光，达到了约20%的创纪录的高连续波量子效率。所提出的方法是相关的现有和新的中红外应用，如气体分析和医疗诊断。
2012-08-07 physics.ins-det physics.optics
Optical frequency comb Fourier transform cavity ring-down spectroscopy
我们展示了宽带和敏感的腔衰荡光谱使用近红外频率梳和时间分辨傅里叶变换光谱仪。腔衰减同时测量和光谱排序，导致每个光谱元素的纯指数衰减。反演了大气水和二氧化碳的吸收光谱，表明该技术具有较高的频率分辨率和吸收精度。介绍了实验装置、测量原理和数据处理方法。该技术受益于腔衰荡光谱的优点，即恢复的吸收不依赖于腔参数，为完全免校准的高精度吸收光谱打开了大门。
2022-01-27 physics.ins-det physics.optics
Ultra-fast quantum-well infared photodetectors operating at 10μm with flat response up to 70GHz at room temperature
基于子带间跃迁的III-V族半导体中红外光电探测器在高达数百GHz的超高速操作方面具有巨大的潜力。在这项工作中，我们利用~ 350 nm厚的GaAs/Al_（0.2）Ga_（0.8）As多量子阱异质结，在室温下，在10 μ m波长处实现了外差探测，其频率响应几乎平坦，最高可达70 GHz，仅受测量系统带宽的限制。这是迄今为止报道的量子阱中红外光电探测器的最宽RF带宽。在300 K和77 K下分别获得了0.15A/W和1.5A/W的响应率。为了允许超快操作和垂直入射的照明，检测器由50欧姆共面波导组成，该共面波导与亚波长天线的2D阵列单片集成，通过悬挂的电线电互连。利用这种器件结构，我们获得了~ 30 fF的寄生电容，对应于天线的静态电容，在300 K下产生了RC限制的3dB截止频率> 150 GHz，用小信号等效电路模型提取。使用这个模型，我们定量地再现检测器的频率响应，并找到在室温下低至1 ps的固有滚降时间常数。
2021-01-05 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Development and validation of a cryogenic far-infrared diffraction grating spectrometer used to post-disperse the output from a Fourier transform spectrometer
针对远红外高灵敏度下光子噪声占主导的问题，研制了一款4K低温、工作于285-500μm的衍射光栅光谱仪，用于偏振FTS输出的后色散以降低光子噪声，并通过波长和偏振相关的响应、效率测量表征了其性能。
2024-01-30 astro-ph.IM physics.ins-det
Long-wavelength infrared photovoltaic heterodyne receivers using patch-antenna quantum cascade detectors
量子级联探测器（QCD）是单极红外器件，其中光激发载流子的传输通过受限的电子态发生，而无需施加偏压。在该光伏模式中，检测器的噪声不受暗散粒噪声过程支配，因此，相对于光电导检测器，性能在高温下降低较少。本工作描述了一个9微米的量子色动力学嵌入到一个贴片天线超材料，其操作与国家的最先进的性能。超材料在收集区域Acoll上收集光子，Acoll比探测器的几何区域大得多，将信噪比提高到室温。在83 K时，背景极限探测率为5.5 x 10^10 cm Hz^1/2 W^-1，而在室温下，0 V偏压下的响应率为50 mA/W。贴片天线QCD是一种理想的接收器的外差检测设置，其中信号在频率为1.4 GHz和T=295 K的报告作为第一个演示的非制冷9 μ m的光伏接收器与GHz的电带宽。这些发现指导了非制冷红外量子限制探测的研究。
2020-03-24 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Picogram-Level Nanoplastic Analysis with Nanoelectromechanical System Fourier Transform Infrared Spectroscopy: NEMS-FTIR
TU Wien（维也纳工业大学）；Invisible–Light Labs GmbH（隐形光实验室有限公司）
NEMS-FTIR通过高灵敏度和宽谱范围实现皮克级纳米塑料的快速检测与量化，适用于水样中多种聚合物纳米塑料的识别与分析。
2026-01-21 physics.app-ph physics.atm-clus physics.chem-ph
Design and performance of a multi-terahertz Fourier transform spectrometer for axion dark matter experiments
使用传统光机械干涉测量法的具有[0.3，30] THz频率的太赫兹辐射的专用光谱仪比其红外和微波对应物少得多。本文介绍了一种基于迈克尔逊红外光学系统的台式傅里叶变换光谱仪（FTS）的设计和初步性能测试。这是耦合到一个宽带热释电光电探测器设计为[0.1，30]太赫兹频率。我们测量窄带和宽带输入辐射的光谱，以表征该仪器在10 THz以上的性能，其中信噪比很高。这为计划中的升级奠定了基础，使其延伸到10 THz以下。我们还简要讨论了潜在的天体粒子物理应用，如FTS仪器宽带轴子暗物质搜索，其签名包括低速率单色光子与未知频率。
2021-04-14 hep-ex physics.ins-det
Infrared nanoscopy down to liquid helium temperatures
介绍了一种用于从室温到液氦温度的局部尺度近场样品分析和光谱学的散射型扫描近场红外显微镜（s-SNIM）。s-SNIM的扩展到T = 5 K对于低温相变，例如对于超导体的检查，以及低能量激发是特别关键的。LT s-SNIM性能在T = 7 K下使用裸Au参考和结构化Si/SiO $_2$样品用CO2-IR激发进行测试。此外，我们通过监测在T $_c$ = 42 K时Skyrmion托管多铁性材料GaV 4S 8的光致铁电-顺电相变，量化了s-SNIM尖端顶点下局部激光加热的影响。我们应用LT s-SNIM研究了GaV $_4$ S $_8$的光谱响应及其在铁电相中的横向畴结构，通过中红外到太赫兹自由电子激光光源FELBE在德国Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf。值得注意的是，我们的s-SNIM是基于非接触式原子力显微镜（AFM），因此可以补充原位的各种其他AFM技术，如形貌分析，压电响应力显微镜（PFM）和/或开尔文探针力显微镜（KPFM）。这些方法的结合支持从室温到5 K的表面的地形，电子和光学性质的相互作用的全面研究。
2017-12-13 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Terahertz and Infrared Uncooled Detector Based on a Microcantilever as a Radiation Pressure Sensor
我们认为，远红外（太赫兹），室温探测器的基础上的微悬臂梁传感器的辐射压力。该系统在远红外（太赫兹）光谱区域中具有比现有非制冷探测器高得多的灵敏度。灵敏度的显著提高是由于非吸收检测方法和高质量光学微腔的结合。我们的理论分析的探测器的灵敏度和数值模拟表明，窄带外差探测器的带宽为30 MHz的最小可测量的强度由三个数量级小于传统的非制冷探测器。在宽带探测器的情况下，噪声等效温差（NETD）为7.6 mK，这是显着小于传统的非制冷热探测器。
2007-03-05 cond-mat.other physics.ins-det quant-ph
