中山大學團隊研制出超高靈敏度光學超聲傳感器陣列

　　近日，中山大學電子與信息工程學院（微電子學院）教授李朝暉和副教授沈樂成率領的研究團隊基于硫系微納加工平臺，成功研制出了包含15個微腔的超高靈敏度光學超聲傳感器陣列，并融合新型通信算法數字光頻梳技術，開展基于硫系片上陣列器件結構的并行信號解調及光聲計算成像相關研究。相關研究論文發表于Nature Communications。

基于硫系微環傳感器陣列和數字光頻梳解調技術的光聲成像示意圖。研究團隊 供圖

　　近年來，李朝暉/沈樂成團隊一直致力于搭建面向硫系微納器件的制備平臺，并依此開展多物理場的傳感與成像應用研究。

　　在算法研究方面，他們提出了基于先進光信息處理算法的數字光頻梳技術，具有高效、大帶寬以及多維解調等優勢，并結合光學微腔實現雙共振模式下的超聲信號解調；在技術創新方面研發了具有高調制效率的非懸浮硫系聲光調制器；在成像應用與調控方面開展了面向生物醫療的高通量全息成像和高速光場調控。這些研究成果表明先進光信息處理技術與新型硫系材料器件的結合在生物成像、醫療傳感等方面具有巨大的潛力和前景。

　　基于上述積累，該團隊近日研制出包含15個微腔的超高靈敏度光學超聲傳感器陣列。該微環傳感器陣列具有高靈敏度、大帶寬和小尺寸等優點，其中單個微環傳感器具有175 MHz（-6 dB）的檢測帶寬和2.2?mPaHz?1/2的噪聲等效壓力，性能指標領先。基于可調的數字光頻梳技術，研究團隊還研發了一套可與微環傳感器陣列相匹配的高性能并行信號檢測方案，對高速動態粒子、靜態葉脈和活體斑馬魚等展示了光聲計算成像結果。

　　上述研究工作得到科技部重點研發計劃、國家自然科學基金和南方海洋科學與工程廣東省實驗室（珠海）的資助。