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新型石墨烯光學(xué)探測(cè)器實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)光譜從可見光到紅外輻射

德國(guó)亥姆霍茲德累斯頓羅森多夫（HZDR）研究中心的科學(xué)家通過(guò)在SiC上一個(gè)微小的片狀石墨烯加上天線，開發(fā)出一種新的光學(xué)探測(cè)器。據(jù)稱，這種新型探測(cè)器可以迅速的反射所有不同波長(zhǎng)的入射光，并可在室溫下工作。這是單個(gè)檢測(cè)器首次實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)光譜范圍從可見光到紅外輻射，并一直到太赫茲輻射。

HZDR中心的科學(xué)家們已經(jīng)開始使用新的石墨烯探測(cè)器用于激光系統(tǒng)的精確同步。據(jù)HZDR物理與材料科學(xué)研究所的物理學(xué)家Stephan Winnerl稱，相對(duì)于其它半導(dǎo)體，如硅或砷化鎵，石墨烯可以承載具有超大范圍光子能量的光，并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，只需要一個(gè)寬帶天線和恰當(dāng)?shù)囊r底。

石墨烯片和天線組件吸收光線，將光子的能量轉(zhuǎn)移至石墨烯的電子中。這些“熱電子”能夠增加探測(cè)器的電阻，產(chǎn)生快速電信號(hào)，在短短40皮秒內(nèi)便可完成入射光注入。

襯底的選擇是提高捕光器的關(guān)鍵。過(guò)去使用的半導(dǎo)體襯底吸收了一些波長(zhǎng)的光，但碳化硅可在光譜范圍不主動(dòng)吸收光。此外，天線的作用就像一個(gè)漏斗，捕捉長(zhǎng)波紅外和太赫茲輻射。目前，科學(xué)家們已經(jīng)能夠?qū)⒐庾V范圍增加為此前型號(hào)探測(cè)器的90倍。

該光學(xué)探測(cè)器已被HZDR中心采用，用于易北河中心的兩個(gè)自由電子激光器的精確同步。這種精確同步對(duì)“泵浦探針”實(shí)驗(yàn)尤為重要，研究員使用其中一個(gè)激光器激發(fā)材料，再使用另一個(gè)具有不同波長(zhǎng)的激光器進(jìn)行測(cè)定。在這種實(shí)驗(yàn)中，激光脈沖必須精確同步。因此，科學(xué)家們使用石墨烯探測(cè)器如同使用秒表。精確同步的探測(cè)器可以顯示出激光脈沖何時(shí)達(dá)到目標(biāo)，大帶寬有助于防止探測(cè)器變?yōu)闈撛阱e(cuò)誤來(lái)源。該種探測(cè)器的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，所有的測(cè)量可以在室溫下進(jìn)行，避免了其它探測(cè)器所需的昂貴和費(fèi)時(shí)的氮?dú)饣蚝饫鋮s過(guò)程。 （儀器信息網(wǎng)）