NLIR中红外测试设备波长转换模块 近红外波长转换

NLIR（非线性红外传感器）公司是由丹麦技术大学(DTU Fotonik)光子学工程系的3名研究人员和NLIR的首席执行官创立的一家初创公司，隶属于Nynomic集团。

该公司基于新颖的上转换专利技术，开发了中红外光谱仪、单波长探测器和光源等一系列产品。相较于传统的红外光谱仪，NLIR公司的同类产品具有快几个数量级的光谱扫描速度和更高的灵敏度。

上转换技术的核心是可将中红外光转换为近可见光的非线性晶体。这使得可以使用快速高效的硅基传感器来检测中红外（MIR）光。非线性中红外光谱仪的实现代表了一种新测量范式。该公司被命名为非线性红外传感器(NLIR)，以突出与当今领先的傅里叶变换红外光谱(FTIR)的MIR光谱方法的技术差异。

NLIR公司开发的产品可广泛应用于中红外光谱领域，如光谱测量、光学镀膜、激光系统诊断、光纤光谱探针（样品检测）、实时工业过程监控、颜色识别、快速事件光谱分析、弱光光谱测试、自由空间光通信等。

工作原理

非线性红外传感器（NLIR）的技术核心是可将中红外波长转换成近可见波长的波长转换模块，从而使Si及GaAs传感器可用于红外光探测。

转换模块支持的转换波长范围从1.9-5.3 μm，通过在铌酸锂晶体中内置1064 nm高功率激光器，可以将该波长范围内的入射光信号转为682 nm-886 nm波长范围的出射光。波长转换模块仅支持垂直偏振方向的光实现波长转换，这会降低入射光的转换效率相应地也将噪声降低为原来的一半。经过转换后，有效光谱为滤除685 nm波长以下，886 nm波长以上的残留噪声后的光谱。

波长转换原理示意图

波长转换模块的光谱范围大小对于光子转换效率具有重要的影响。对于光谱转换范围在大约50 nm的最小谱宽来说，光转换效率可达0.1。当光谱转换范围拓展为3.3-5.3 μm时，转换效率降低为0.005，当光谱转换效率拓展为更宽的1.9-5.3 μm时，转换效率仅有0.0005。

理想转换光谱范围和转换效率的协同改变取决于很多因素。但更低的转换效率提供了测量的更多可能，尤其是在光谱应用领域。更高的转换效率，配合合适的可见光探测器，可以提供一些最快、灵敏度最高的红外光探测方法。

使用可见/近红外探测器实现中红外探测

除了产生更低的等效噪声功率，近红外波长转换模块还具有其他的优势。将输出光信号通过光纤耦合进GHz GaAs传感器可以获得比传统中红外探测器更快的探测速度。10GHz甚至25 GHz 探测器都可以兼容测量。进一步而言，标准近可见光探测器通常配置有前置放大器，响应可高达GV/W，简化了输出电信号的测量。

NLIR的波长转换模块是针对任何中红外实验室的通用多功能工具。客户通常需要灵活的中红外测试设备，但满足的设备往往造价昂贵。使用不同的客户可承担的探测器设计的波长转换模块可满足客户需求，在大多数情况下，波长转换模块给出的探测结果甚至优于使用传统的昂贵中红外探测器得到的结果。