超表面中紅外上轉換成像研究取得進展

　　中紅外波段作為重要的大氣透射窗口，在生物醫學與環境監測等領域發揮著關鍵作用。近日，中國科學院西安光學精密機械研究所在超表面中紅外非線性頻率上轉換成像領域取得進展。

　　研究團隊以薄膜鈮酸鋰為非線性光學平臺，提出了一種基于準導模調控的非線性頻率上轉換方法。該方法通過布里淵區折疊引入準導模共振，在寬波矢范圍內構建穩定的高品質因子共振模式；進一步利用準導模與導模共振之間的強耦合效應，拓展了單一導模共振體系中的模式匹配范圍，使不同共振模式均能夠有效增強非線性效應。結合寬波矢范圍內的共振調控能力，該方法顯著擴大了頻率轉換的調諧范圍，實現了轉換效率與光譜調諧性的同步提升。

　　基于上述方法，團隊搭建了薄膜鈮酸鋰中紅外頻率上轉換成像系統，成功實現了低光強連續波4.33μm中紅外信號的和頻上轉換成像。通過調節近紅外泵浦波長，團隊驗證了泵浦側共振調控能力及其對非線性轉換過程的影響，結合色散分析進一步證明了寬帶可調諧中紅外頻率轉換成像的應用潛力。

　　該研究將非局域超表面的調控能力拓展至連續波非線性頻率轉換領域，不僅為小型化、低成本、高靈敏度的中紅外探測技術提供了新的技術路徑，更憑借該技術的片上集成潛力，在氣體檢測、環境監測、生物醫學成像、集成光子傳感等場景展現出廣闊的應用前景。

　　相關研究成果發表在《激光與光子學評論》（Laser & Photonics Reviews）上。