南昌大学刘且根教授团队最新Opto-Electronic Advances:连续域中准束缚态赋能的高效非线性硅基超表面红外上转换成像!

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南昌大学刘且根教授、肖书源副研究员、Jumin Qiu团队针对传统红外探测器在灵敏度、暗电流及制冷需求等方面存在的固有局限，团队提出利用非线性光学上转换技术将红外图像转换至可见光波段进行探测的方案。为此，他们设计了一种CMOS工艺兼容的硅基非线性超表面，通过对面内对称性进行策略性破缺，在该超表面中激发了具有高品质因子的“连续域准束缚态”（quasi‑BIC）共振，从而显著增强了三次谐波产生（THG）过程。实验表明，在10 GW/cm²的泵浦强度下，该超表面的THG转换效率达到3 × 10⁻⁵；利用这一上转换机制，团队成功将任意红外图像高保真地转换为可见光图像，经分辨率靶标和多种定制图案验证，空间分辨率可达约6 μm。该工作为高效率、低系统复杂度的红外上转换成像提供了一种可靠的全介质超表面平台，展现了硅基非线性超表面在下一代红外传感与成像领域的重要应用前景。

研究成果于2026年4月17日以题为“High-efficiency infrared upconversion imaging with nonlinear silicon metasurfaces empowered by quasi-bound states in the continuum”发表在《Opto-Electronic Advances》上。

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