短波中红外硅基光子学：应用与前景

"短波中红外硅基光子学进展" 短波中红外（SWIR）光子学，涉及0.7至2.5微米的电磁波谱范围，这一领域结合了近红外和中红外的部分特性，具有独特的科学价值和应用潜力。在通信、遥感、医学和军事等多个领域，SWIR光学都发挥着关键作用。短波中红外光的特性使其成为大气穿透性强的透明窗口，能避免水汽分子的主要吸收带，从而在遥感和测距中表现出优异性能。例如，TM-7波段就利用这一特性在地质矿物探测中发挥作用。 此外，SWIR的光子能量较低，与许多化学分子的基频振动跃迁相匹配，使得它在分子光谱分析中具有高灵敏度，如对二氧化碳气体的检测。在夜视成像和高光谱成像技术中，SWIR可以穿透雾霾和尘烟，同时对海洋环境中的叶绿素和悬浮物有独特观测能力，对于海洋资源的探索和保护具有重要意义。随着数据传输需求的剧增，短波中红外光通信也成为了解决未来通信容量瓶颈的重要方向，尤其是在1.5μm波段即将饱和的情况下，2μm波段被视为光通信的未来。 在集成光学技术中，硅基光子学以其成熟的技术、高集成度、高稳定性和高可靠性成为开发SWIR集成光波导器件的首选。硅材料的半导体性质使其设计和制造流程相对容易，而且硅基器件易于与其他电子设备集成，这为短波中红外光电器件的商业化和大规模应用奠定了坚实基础。因此，短波中红外硅基光子学不仅是当前研究的热点，也是未来技术发展的关键领域。