2024年4月23日发(作者：)
第５１卷 第５期 激光与红外
２０２１年５月 ＬＡＳＥＲ ＆ ＩＮＦＲＡＲＥＤ
Ｖｏｌ．５１，Ｎｏ．５
Ｍａｙ，２０２１
文章编号：１００１５０７８（２０２１）０５０５３９０９
·综述与评论·
红外上转换成像技术研究进展
，２，３
汪 韬
１
，马晓燠
２
，杨奇龙
３
（１中国科学院大学，北京１０００４９；２中国科学院光电技术研究所，四川成都６１０２０９；
３重庆连芯光电技术研究院有限公司，重庆４０００２１）
摘 要：综述了红外上转换成像技术的研究进展。与直接红外成像技术相比，红外上转换成像
技术具有响应速度块、灵敏度高和噪声特性优良等一系列优点。红外上转换成像技术是结合
频率上转换技术与可见光高性能探测器的一种具有巨大潜力的技术，随着近年来非线性频率
转换取得的重大进步，人们对应用于红外或近红外光谱成像的上转换技术进行了大量的研究。
本文首先对红外上转换成像技术的原理进行了简单叙述，随后分别介绍了提高红外上转换成
像技术的转换效率、空间分辨率和视场的不同方法，并简单叙述了其他有关的红外上转换成像
研究工作，最后展望了红外图像上转换技术的发展趋势。
关键词：上转换成像；转换效率；空间分辨率；视场
中图分类号：ＴＮ２１９ 文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１５０７８．２０２１．０５．００１
Ｔｈｅａｄｖａｎｃｅｏｆｉｎｆｒａｒｅｄｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｉｍａｇｉｎｇ
１，２２，３３
ＷＡＮＧＴａｏ，ＭＡＸｉａｏｙｕ，ＹＡＮＧＱｉｌｏｎｇ
（１ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４９，Ｃｈｉｎａ；
２ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＯｐｔｉｃｓａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１０２０９，Ｃｈｉｎａ；
３ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎｏｆＣｏＣｏｒｅＯｐｔｉｃｓａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏＬｔｄｏｆＣｈｉｎａ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００２１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅａｄｖａｎｃｅｏｆｉｎｆｒａｒｅｄｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｉｍａｇｉｎｇｉｓｒｅｖｉｅｗｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒＣｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｇｅｎｅｒａｌｉｎｆｒａｒｅｄ
ｉｍａｇｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓ，ｔｈｅｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｉｍａｇｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｈａｓａｓｅｒｉｅｓｏｆａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ｓｕｃｈａｓｆａｓｔｒｅｓｐｏｎｓｅｓｐｅｅｄ，ｈｉｇｈ
，ａｎｄｅｘｃｅｌｌｅｎｔｎｏｉｓｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓＩｔｉｓｃｏｎｖｉｎｃｅｄｔｏｂｅａｇｒｅａｔｐｏｔｅｎｔｉａｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅｂｙｃｏｍｂｉｎｉｎｇｔｈｅｆｒｅｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ
ｑｕｅｎｃｙｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｗｉｔｈｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｄｅｔｅｃｔｏｒｓｉｎｔｈｅｖｉｓｉｂｌｅｓｐｅｃｔｒｕｍｒｅｇｉｏｎＩｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｎｏｎ
ｌｉｎｅａｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓａｃｑｕｉｒｅｄｇｒｅａｔｐｒｏｇｒｅｓｓ，ｗｈｉｃｈｈａｓｐｒｏｍｏｔｅｄｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｆｉｅｌｄｏｎｔｈｅｕｐｃｏｎ
ｖｅｒｓｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒｉｎｆｒａｒｅｄｏｒｎｅａｒｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒａｌｉｍａｇｉｎｇＩｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｉｎｆｒａｒｅｄｕｐｃｏｎ
ｖｅｒｓｉｏｎｉｍａｇｉｎｇｉｓｂｒｉｅｆｌｙｓｔｕｄｉｅｄ，ａｎｄｔｈｅｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｓｐａｔｉａｌｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ，
ａｎｄｆｉｅｌｄｏｆｖｉｅｗｏｆｔｈｅｕｐｃｏｎｖｅｒｔｅｄｉｎｆｒａｒｅｄｉｍａｇｅａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ；ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｓｏｍｅｒｅｌａｔｅｄｒｅｓｅａｒｃｈ
ｗｏｒｋｏｆｉｎｆｒａｒｅｄｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｉｍａｇｉｎｇｉｓｂｒｉｅｆｌｙｄｅｓｃｒｉｂｅｄ；ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｏｆｉｎｆｒａｒｅｄｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ
ｉｍａｇｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅａｒｅｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｉｍａｇｉｎｇ；ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ；ｓｐａｔｉａｌｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ；ｆｉｅｌｄｏｆｖｉｅｗ
１ 引 言
红外或近红外，尤其是光通信波段的光子波长
处在大气和光纤的低损耗传输窗口，在生物医学成
１］２］３］４］
、国防军事
［
、气体分析
［
和量子信息
［
领域像
［
具有广泛地应用。目前最先进的直接红外探测器有
５－６］６－８］
、半导体探测器
［
或超导纳米线探热传感器
［
作者简介：汪 韬（１９９３－），男，博士研究生，主要从事非线性频率转换方面的研究。Ｅｍａｉｌ：１０５２７１４８４４＠ｑｑｃｏｍ
收稿日期：２０２００６１２；修订日期：２０２００８１７
５４０
激光与红外 第５１卷
９－１０］
测器
［
。热传感器成本低廉，由于其响应速度００９至今，丹麦技术大学光图像选通上转换系统。２
子实验室的ＣＰｅｄｅｒｓｅｎ团队对上转换成像技术进
行了大量研究，他们对提高图像上转换的效
２１，２７］２３－２７］２６］２７］
、空间分辨率
［
、视场
［
和噪声特性
［
率
［
慢、灵敏度低，只能用于对精度和速度要求不高的场
合；半导体探测器灵敏度高，但需要冷却操作和精密
处理；超导纳米线探测器具有高灵敏度和快速响应
Ｋ到Ｋ的极低温度下工作，成本的特点，但是在几ｍ
高昂。
Ｓｉ与之相比，可见光波段的单光子探测器件（
等方面进行了详细的研究。
上转换成像技术的图像视场、空间分辨率、上转
换效率、噪声和成本是阻碍其实际应用的关键因素。
ＡＰＤｓ、ＰＭＴｓ）和ＣＣＤ传感器具有量子效率高、暗计
数低以及响应快的特点。因此，有效地将中、近红
外光上转换为可见光，并利用可见光高性能的探
测器探测的上转换技术引起了人们的注意。１９６８
年，Ｍｉｄｗｉｎｔｅｒ首次实现了从短波红外１６
μ
ｍ到可
见光４８４２ｎｍ的参量上转换成像，他利用输出功
率为０５Ｗ的红宝石激光器泵浦氙灯照射的目标
在ＬｉＮｂＯ
３
晶体中进行上转换，并利用柯达相机采
集上转换图像，获得了５０线的空间分辨率和１０
－７
的转换效率
［１１］
。然而，受到晶体材料、泵浦功率和
探测器性能的限制，这项技术在１９７０年后几乎无
人问津。
２１世纪以来，随着频率上转换技术的快速发
展，上转换成像技术重新引起了人们的兴趣。２００２
年，ＣｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒＤＢｒｅｗｅｒ等人
［１２］
在利用ＬｉＮｂＯ
３
晶
体实现激光雷达红外回波信号到可见光的上转换接
收机中，通过使用微透镜阵列使系统的视场增加了
６％，光束耦合效率提高了１８％。２００４年，Ｄａｖｉｄ
ＪＭＳｔｏｔｈａｒｄ等人
［１３］
实现了紧凑的、泵增强的和连
续波光学参量振荡器的用于气体主动实时高光谱成
像的可调谐系统。２０１０～２０１１年，ＢｅｎｏｔＣｈａ
ｌｏｐｉｎＳ
［１４］
、Ｂｏｎｏｒａ
［１５］
、ＭａｒｋＤＰｅｔｅｒｓｅｎ
［１６］
等人分别
使用自成像谐振腔增强、氧化钒薄膜层中的高对比
度光开关和用ｋＨｚ放大激光系统实现了二次谐波
图像上转换。２０１５年，ＡＪＴｏｒｒｅｇｒｏｓａ等人
［１７］
通过
放大自发辐射（ＡＳＥ）光纤光源照射的１５５０ｎｍ波长
的入射图像和频得到视场显著增强的上转换像。
２０１８年，ＨＭａｅｓｔｒｅ
［１８］
、ＤｉｓｍａｓＫＣｈｏｇｅ
［１９］
等人利用
ＰＰＬＮ晶体温度梯度诱导啁啾的可重构性实现红外
图像上转换，分别增强了上转换图像的视场和拓宽
了输入红外波的光谱接收范围。２０２０年，ＪｕａｎＣａｐ
ｍａｎｙ等人
［２０］
通过在泵浦光束腔内放置一个通过对
相位匹配条件瞬态电光抑制的非线性晶体，实现了
对上转换图像的快速、灵活实时选通的内腔非线性
本文首先对红外上转换成像技术的原理进行了简单
叙述，随后介绍了提高上转换成像技术性能的不同
方法并进行了比较，最后展望了红外图像上转换技
术的发展趋势。
２ 红外上转换成像技术原理
红外上转换成像是利用非线性光学和频过程，
将红外照明的图像上转换为可见光光谱，同时保持
其量子特性的不变，然后利用可见光谱范围具有更
好性能的图像传感器成像。与现有的红外光谱范围
和ＴＨｚ区域的成像传感器相比，上转换成像技术可
以获得实时的、全非扫描的二维图像
［２８］
。这种方法
充分利用了可见光波段图像传感器在噪声、速度、分
辨率或非制冷操作方面更优的性能，克服了红外图
像传感器暗噪声高、需制冷等缺点，可以实现红外图
像高灵敏度、高分辨率成像。
红外上转换成像技术的基本原理如图１（图片
改编自文献［２２］）所示，角频为
ω
１
的红外照射的目
标形成目标图像，携带目标信息的红外光子与角频
为
ω
ｐ
的泵浦光子由二向色镜ＤＭ合束，由透镜Ｌ１
耦合到非线性晶体中，通过和频产生频率
ω
ｕｐ
的上
转换图像，并由透镜Ｌ２将上转换的图像投影到的探
测器Ｄ上。
图１ 上转换成像技术原理
Ｆｉｇ１Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｉｍａｇｉｎｇ
上转换图像的分辨率随非线性晶体内上转换激
光模式的大小而变，根据文献［２１］、［２２］中推导出
的理论模型，上转换成像系统的点扩散函数（ＰＳＦ）
可由下式描述：
２
ＰＳＦ＝
απ
ｗ
０
π
ｗｒ
２
λ
２
３
ｆ
２
ｅｘｐ－
α
１
[(
λ
３
ｆ
)]
（１）
激光与红外 Ｎｏ．５ ２０２１ 汪 韬等 红外上转换成像技术研究进展
５４１
其中，
α
＝１是相干照明；
α
＝２是非相干照明；ｗ
０
是腔内泵浦场的束腰半径；
λ
３
是上转换波长；ｆ
１
是
透镜Ｌ２的焦距；ｒ是到光轴的径向距离；ｗ是假定
在整个非线性相互作用长度内恒定的本振激光束半
径；ｆ是透镜Ｌ１的焦距。由点扩展函数可以知，非
相干照明上转换图像的分辨率是相干照明的
槡
２倍。
此外，影响分辨率的几何参数是激光束的尺寸和Ｌ２
的焦距。
在系统的光学损耗和非线性损耗可以忽略的
情况下，红外图像上转换到可见光的量子效率主
要由频率转换的效率和可见光相机的量子效率决
定。在相干光源照明的情况下，束腰尺寸与量子
效率成反比。对于图１所示的非线性晶体位于４ｆ
系统的中心的情况，假设目标受单色源照明，共焦
长度大于晶体长度ｌ
ｃ
，上转换图像的强度Ｉ
ｕｐ
可由
下式描述：
Ｉ
ｆ
２
ｕｐ
＝Ｃ
ｗ
２
·Ｐ
ｐ
·
Ｅ
ＩＲ
(
ｘ／Ｍ，ｙ／Ｍ
)
ＰＳＦ
２
（２）
０
式中，Ｐ
ｐ
是泵浦强度；Ｅ
ＩＲ
是输出图像的电场强度；
ＰＳＦ为系统的点扩展函数，Ｍ＝－
λ
３
ｆ
１
／
λ
１
ｆ是成像系
统的缩放因子；Ｃ是与上转换效率相关的系数，由
下式计算所得：
Ｃ＝
８
π
ｄ
２２２
ｅｆｆ
λ
１
ｌ
ｃ
ｎｎｆ
２４
（３）
２３
１
λ
３
其中，ｄ
ｅｆｆ
是非线性晶体的有效非线性系数；
λ
１
是输
入图像的光谱波长；ｎ
ｉ
＝１，２，３分别表示输入图像、
泵浦和上转换的波长。
当使用非相干源照明目标时，值得注意的是点
扩散函数作用于目标图像的强度，而不是相干源照
明时目标场的电场。因此，上转换图像强度为：
Ｉ
ｕｐ
＝Ｃ·
π
ｎ
Ｐ
ｐ
·ｓｉｎｃ
２
(
Δ
ｋｌ／２
)
·Ｉ
Ｉ
(
／Ｍ，ｙ／Ｍ
)
１
ｃ
ε
０
ｃ
Ｒ
ｘ
ＰＳＦ（４）
其中，ｃ是真空光速；
ε
０
是真空介电常数。
相干照明时上转换图像强度与束腰半径ｗ
０
成
反比，与之相比，非相干照明时上转换的图像强度与
光束大小ｗ
０
完全无关。上转换成像系统光学传递
函数（ＯＴＦ）是ＰＳＦ的傅里叶变换，这意味着晶体内
部的激光束形状决定了ＯＴＦ。另一个有趣的特征
是，式（４）不是ｆ的函数，只是作为图像的放大系数，
这也与相干情况形成对比
［２２］
。
３ 红外上转换成像技术研究现状
与直接红外成像技术相比，红外上转换成像技
术具有响应速度块、灵敏度高和噪声特性优良等。
图像上转换的转换效率、空间分辨率、视场以及噪声
特性是影响其实际应用的关键因素。近年来，人们
对提高红外上转换成像系统的性能进行了大量的研
究，并取得了众多高水平的研究成果。本节分别介
绍了人们在提高红外上转换成像技术的转换效率、
空间分辨率和视场方面作出的研究工作，以及其他
方面的研究成果。
３１ 高转换效率图像上转换
在高灵敏度的应用中，图像上转换的效率尤为
重要。图像上转换的理论表明了增强泵浦强度可以
有效提高转换效率，因而采用腔增强、多通等方式可
以增加上转换图像的转换效率。随着晶体生产和掺
杂等晶体学技术的发展，具有大非线性系数、高损伤
阈值和极化周期多样等具有优良性能的晶体在频率
转换领域得到广泛应用。采用腔增强、双共振、多通
和多块晶体级联等方式，图像上转换的效率逐渐
提高。
ＣＰｅｄｅｒｓｅｎ等人
［２１］
证明了将一幅完整的电磁
光谱图像转换成一个新的期望波长区域的高转换效
率方法，图２为实验装置图
［２１］
。他们用７６５ｎｍ高
斯光束照射金属透射掩模产生图像，然后将图像聚
焦在１３４２ｎｍ固体Ｎｄ∶ＹＶＯ
４
激光器的高腔内场中
的非线性
ＰＰＫＴＰ晶体中，生成４８８ｎｍ处的上转换
图像。采用连续波泵浦和非共线准相位匹配技术，
实验实现了４０％的上转换效率。
图２ 实验装置示意图
Ｆｉｇ２Ｓｋｅｔｃｈｏｆｓｅｔｕｐ
２０１５年，华东师范大学的唐瑞凯等
［２９］
人验证
了分别使用空间物体和相位物体，在同步脉冲泵浦
系统少光子水平的二维近红外成像过程中，强度和
相位信息的空间分布得到了很好地保留。在背景噪
声为１５×１０
３
计数／秒（ｃｐｓ）的情况下，对于强度调
制的二维图像，量子转换效率达到２７％。对于轨道
５４２
激光与红外 第５１卷
２４］
为上转换实验结果
［
角动量为１°的相位调制光子束，在背景噪声为３８
３
×１０ｃｐｓ的情况下，他们得到了６８％的量子转换效
３
２５％量子转换效率和１１×１０ｃｐｓ率。最后，在１
背景噪声的条件下，实现了３３９
μ
ｍ的中红外
成像。
２０１７年，黄楠等人
［３０］
报道了一种非相干连续
波弱光源从中红外光到近红外光的实验转换成
像，其最低输入功率为３１ｆＷ。在窗口波长为
２９
μ
ｍ到３５
μ
ｍ的可调电源的热灯泡的发光的
非相干中红外图像用于上转换。在周期极化铌酸
锂（ＰＰＬＮ）晶体周围８０６ｎｍ的ＬＤ泵浦１０６４ｎｍ
的激光腔中实现了和频产生。利用硅基摄像机对
波长范围为７８５ｎｍ、分辨率约为１２０×７０像素的
红外图像进行低噪声检测。通过优化系统参数，
预测了正确偏振、轴上和相位匹配光的上转换量
子效率为２８％。
然而，由于受到矫顽电场的影响，目前周期极
化非线性晶体的厚度只有ｍｍ量级，不利于实现高
空间分辨率和大视场上转换成像。掺杂有利于降
低非线性晶体的矫顽电场，更大通光孔径的非线
性晶体的将有效弥补上转换成像系统在这方面的
缺点。
３２ 高空间分辨率图像上转换
在实际中，泵浦光是一个有限尺寸的光束，它影
响甚至决定了系统的ＰＳＦ。通常，泵浦光束腰直径
小于晶体的横向尺寸，并且上转换发生在晶体内部
信号光和泵浦光重叠的区域中；因此，泵浦光尺寸决
定了空间分辨率。由式（１）的点扩散函数可知，非
线性晶体内上转换激光模式的大小越大，上转换图
像的空间分辨率越高，然而，相干源照明时的图像上
转换功率与光束半径的平方成反比。对于非相干源
照明情况，上转换图像强度与束腰半径无关，并且非
相干源具有更大的激光模式。这表明，非相干源照
明目标可以得到增强上转换强度的同时实现上转换
图像的高空间分辨率。
根据这一原理，２０１０年，ＪＳＤａｍ等人
［２４］
把
ＰＰＫＴＰ晶体置于半导体激光器泵浦Ｎｄ∶ＹＶＯ
４
晶体
的激光腔内，利用２５Ｗ标准照明灯泡的灯丝经７５０
ｎｍ带通滤波器滤波后作为目标图像，由ＣＣＤ相机
探测上转换图像，实现了热照明物体超过２００×
１０００像素的分辨率，系统的量子效率为１０
－４
，图３
图３ 上转换实验结果
Ｆｉｇ３Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆｉｎｃｏｈｅｒｅｎｔｌｉｇｈｔｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｉｍａｇｉｎｇ
随后，ＪＳＤａｍ等人提出了一个非相干图像上
转换的综合理论，并对相干和非相干源照明图像上
转换进行了比较
［２２］
。实验结果如图４所示
［２２］
，其
中图４（ａ）是非相干源照明目标时上转换图像，图４
（ｂ）是理论计算出非相干源照明的上转换图像，图４
（ｃ）是理论计算出的相干源上转换图像。从实验结
果可以看出非相干源照明时具有比相干源更高的空
间分辨率。
图４ 相干和非相干源照明标准分辨率
目标的上转换实验结果
Ｆｉｇ４Ｃｏｈｅｒｅｎｔａｎｄｉｎｃｏｈｅｒｅｎｔｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ
３３ 视场增强上转换成像
成像系统的视场是其关键参数之一，成像系
统的视场越大，成像范围更广。特别是对于利用
扫描元件或扫描镜对目标物以瞬时视场为单位进
行逐行逐点采样的扫描成像，上转换器的视场角
必须近似等于或大于红外光谱入射角。上转换过
程的视场大小受到非线性晶体的有限角度接受的
制约。一方面，角度接受受到非线性晶体有限截
面尺寸的限制；另一方面，用于频率转换的非线性
晶体中非共线相位匹配是角度敏感的，准相位匹
配过程的角接受带宽限制了更大角度光束的上
转换。
３３１ 宽带光源
上转换角度越宽，上转换图像中的视场（ＦｏＶ）
越大。然而，非共线相互作用中的上转换角度是波
长敏感的，宽带光源将允许相位匹配条件扩展到更
宽的入射角，因此，远离光轴的不同波长的目标点将
激光与红外 Ｎｏ．５ ２０２１ 汪 韬等 红外上转换成像技术研究进展
５４３
被有效的上转换。图像上转换技术中，激光照明可
以提供比热源更高的照明亮度，然而，宽带和多波长
源可以产生平滑和加宽的视场。
最近，Ｄｅｍｕｒ等人
［３１］
提出了通过调整泵浦光
谱来提高ＦｏＶ的替代方案。他们使用带宽几纳米
的宽带激光在一次采集（采集时间＝２０
μ
ｓ）中上
转换由１５６３ｎｍ的连续激光照射的整个物体（宽
视场），利用ＱＰＭ技术在ＰＰＬＮ晶体中实现图像上
转换。
２０１５年，ＡＪＴｏｒｒｅｇｒｏｓａ报道了一种将放大自
发辐射（ＡＳＥ）光纤光源照射的１５５０ｎｍ波长（人眼
安全）的入射图像与连续波二极管泵浦Ｎｄ
３＋
：
ＧｄＶＯ
４
激光器产生的１０６４ｎｍ高斯光束混合，在周
期极化的铌酸锂（ＰＰＬＮ）晶体中进行和频得到
６３１ｎｍ的红光光谱区附近的上转换像，并利用非增
强型ＣＣＤ相机实时捕捉图像的系统
［１７］
。相对于使
用相干激光照明进行上转换，ＡＳＥ照明的使得视场
（ＦＯＶ）显著增加。如图５所示
［１７］
，每个图案底部的
波矢量图说明了不同入射角和不同红外照明波长所
达到的相应ＱＰＭ峰值条件。图５（ｄ）显示了使用
ＡＳＥ照明时产生的情况。与用于激光照明的图５
（ａ）相比，可以在上转换图像中的ＦＯＶ明显的增加。
这是由于ＡＳＥ光源的光谱更宽，它为每个上转换的
输入角提供了必要的波长。
图５ 不同条件下调谐的照明激光束获得的上转换图案
Ｆｉｇ５Ｕｐ－ｃｏｎｖｅｒｔｅｄｐａｔｔｅｒｎｓｏｂｔａｉｎｅｄｆｒｏｍａｎｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ
ｌａｓｅｒｂｅａｍｔｕｎｅｄａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ
３３２ 热梯度
图像上转换器的视场与要上转换的红外辐射
的波长光谱含量紧密相关。因此，二维图像上转
换需要在非共线准相位匹配（ＮＣＱＰＭ）过程中加
入一组不同的入射角。因此，需要一个多波长的
光源来上转换尽可能多的红外入射角。上述的研
究表明，在适当的光谱整形下，宽带或多波长源可
以在图像上转换器中产生平滑和加宽的视场。然
而，通过在ＰＰＬＮ晶体的两端加入热极和冷极形成
的热梯度会导致晶体中的折射率梯度，从而引起
相互作用波的波矢失配，这种机制可以在单波长
源照明时有效拓宽ＱＰＭ的带宽。波矢量失配的这
种变化也是啁啾ＰＰＬＮ光栅的一个特点，因此，这
种技术与宽带源等效，特别是，热梯度允许重构晶
体中的非线性过程。
２０１６年，ＨＭａｅｓｔｒｅ等人
［３２］
提出了一种利用晶
体热梯度增加单色源照明目标的图像上转换视场的
方法。随后他们在２０１８年进行了相关实验，实验装
置的原理图如图６所示
［１８］
。在他们的工作中，探讨
了在使用单波长激光照明时，将热梯度应用于ＰＰＬＮ
晶体有助于拓宽上转换器的角度接受范围，以增加
上转换器的视场。与单波长光源照明相比，宽带光
源照明降低目标图像的亮度。因此，在某些需要更
大视场和更远距离照明的场合中，采用单波长照明
源结合晶体热梯度的技术比采用宽带光源更有
优势。
图６ 晶体热梯度的１５５ｕｍ照明上转换器
Ｆｉｇ６ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｅｔｕｐｆｏｒｔｈｅｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｏｆＩＲ
ｉｍａｇｅｓｕｎｄｅｒＰＰＬＮｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｇｒａｄｉｅｎｔｏｐｅｒａｔｉｏｎ
３３３ 晶体角度调谐
以往实现单色上转换成像的一个显著缺点是需
要大量的后处理以获得大视场（ＦｏＶ），这妨碍了它
用于快速２Ｄ数据采集或实时视频帧速率成像。
ＳＪｕｎａｉｄ等人
［３３］
首次提出了一种无需对图像进行
后处理、以视频帧速率（４０Ｈｚ）工作、具有放大视场
的单色中红外上转换成像系统。实验装置如图
７
［３４］
所示，其中皮秒ＯＰＯ的闲频光束用作照明源，
同步皮秒１０６４ｎｍ激光源用作泵浦源。光束在空间
和时间上重叠在非线性晶体（铌酸锂）中以实现高
效的上转换。通过同步改变晶体相对于ｚ轴的旋转
角度和相机积分时间来扫描相位匹配条件。在他们
的实验装置中，使用切向相位匹配应用１°晶体角度
调谐，在上转换图像中获得６４ｋ像素，与非角度调
谐装置相比，ＦｏＶ增加了５倍，空间可分辨元素数量
增加了２５倍。
５４４
激光与红外 第５１卷
图７ 基于晶体旋转上转换的成像装置
Ｆｉｇ７Ｓｅｔｕｐｆｏｒｔｈｅｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｉｍａｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｃｒｙｓｔａｌｒｏｔａｔｉｎｇ
由于受到周期极化非线性晶体有限截面尺寸的
限制，上转换成像系统的视场受到很大限制。为了
在晶体有限通光孔径的前提下提高红外目标图像的
视场，上述利用宽带光源（如热源、ＡＳＥ等）、晶体热
梯度和晶体旋转等技术手段是一种有效的尝试。其
中晶体热梯度技术，可以采用相干照明以提高照明
距离和上转换效率的同时扩大视场。除此之外，物
体平面的空间平移
［３４］
和使用微透镜阵列（ＭＬＡｓ）代
替通常的宏观透镜
［１２］
等方式也能实现上转换成像
视场的增强。
３４ 其他上转换成像
利用腔增强可以获得接近１００％的频率上转换效
率，然而，增强腔对谐振激光束起着空间滤波器的作
用，只传输与腔的共振厄米－高斯本征模相对应的模
式部分，其他的强度被反射回来。增强腔的滤波机制
阻止了任何复杂图案的传输及其图像的上转换成像。
针对上转换成像技术中的增强腔的空间滤波作
用，２０１８年，ＳａｎｔｏｓｈＫｕｍａｒ等人
［３５］
在泵浦光和信号
光路中分别加入空间光调制器，通过控制泵浦光的
空间分布选择性地上转换信号光的空间模式，实验
证明了通过非线性晶体实现复杂空间模式的选择性
频率上转换。该方法可用于经典和量子通信中高阶
模的空间模式解复用以及图像处理。
在集成上转换成像器件方面，２０１９年，Ｐｅｎｇ
Ｂａｉ，ＹｕｅｈｅｎｇＺｈａｎｇ等人
［３６］
介绍了一种基于集成了
Ｐ型ＧａＡｓ同质结界面功函数内光电发射（ＨＩＷＩＰ）
探测器和用于无像素成像ＬＥＤ的太赫兹光子型上
转换成像器件。与传统上转换器件相比，发光二极
管的外量子效率提高了７２５％，实现了１１４×
１０
－２
的峰值上转换效率。该工作提供了一种不同的
太赫兹波段成像方案这种上转换成像器件有望在医
疗保健、食品药品安全、无损检测以及国家安全等方
面的获得广泛应用。
在微纳领域，上转换纳米颗粒通常将近红外
光转换为可见光，在生物成像领域有着广阔的应
用前景。２０２０年，李辉等人
［３７］
描述了一种通过在
８０８ｎｍ处具有多种不同寿命的组织穿透上转换发
光（ＵＣＬ）的时域识别实现多路上转换活体成像的
方法。四畴纳米结构设计能够以定义的方式操纵
受限纳米畴内的能量迁移和上转换过程，从而在
大动态范围内产生具有精确控制寿命的用于时域
多色上转换成像的高效ＵＣＬ。这种时间复用上转
换方法，在活体成像和多级抗假冒技术中得到了
证明，对高通量生物传感、容积显示和诊断治疗具
有重要意义。
４ 红外成像技术比较
红外或近红外波段的探测器是推动生物医学成
像、国防军事、气体分析和量子信息等各个领域发展
的重要动力。影响红外成像系统性能的参数主要有
光谱响应范围、量子效率、视场、空间分辨率和噪声
特性，表１给出了最新的热传感器、半导体探测器、
超导探测器以及采用不同技术的上转换探测器的性
能参数。
热释电红外传感器是基于光热效应的被动红外
成像器件，通过感知材料温度的改变产生热电流实
现热成像。虽然热释电红外探测器具有大视场、低
成本和低能耗的优点，但是其响应速度慢、灵敏度
低，因此只能用于精度和速度要求不高的场合。
目前技术比较成熟的用于红外成像的半导体探
测器主要有ＩｎＡｓ雪崩二极管阵列和ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ焦
平面阵列。ＩｎＡｓ雪崩二极管阵列基于雪崩效应，具
有量子效率高、灵敏度高的优点，然而对制冷和操作
精密度要求较高。已经证明了光子计数雪崩光电二
极管的大阵列，但是材料和其他限制限制了它们的
探测效率、速度和暗计数率。２０１８年，美国ＵＴＣ
ＡｅｒｏｓｐａｃｅＳｙｓｔｅｍｓ公司推出的１２８０×１０２４像素短
波红外的ＩｎＧａＡｓ焦平面阵列在光谱范围、量子效率
和分辨率方面具有卓越的性能，但是该产品受到美
国相关部门的出口限制。超导纳米线探测器具有高
灵敏度和快速响应的特点，由于需要亚Ｋ制冷，工
作速度相对较低，并且亚Ｋ工作温度使大型阵列极
为复杂，成本高昂。
上转换探测器是结合了可见光光子探测器的优
良性能的一种红外成像新手段。采用宽带泵浦、晶
激光与红外 Ｎｏ．５ ２０２１ 汪 韬等 红外上转换成像技术研究进展
５４５
体热梯度、晶体旋转以及非共线准相位匹配等技术
使上转换探成像的视场最大达到了８°。利用内腔
增强周期极化晶体中准相位匹配的方式，极大地提
高了红外目标图像的转换效率。目前结合可见光高
ＣＤ传感器，具有１０×１０像性能的光子探测器和Ｃ
素空间分辨率的上转换成像系统的总体效率可达
２５％，并且较高的转换效率使弱红外目标的检测成
像成为可能。
相对于那些依赖于低温甚至是超低温冷却的商
用红外探测器，红外上转换成像系统的优势是不需
要冷却的前提下能够提供较高的灵敏度，并且能够
实现较高的空间分辨率和较大的视场。因此，红外
上转换成像系统适用于低光子成像、量子成像、显微
镜装置中的高分辨率二维成像到多维成像等各种成
像领域。随着新的应用、跨学科研究和技术跨越式
发展，上转换成像系统的光谱响应将会向紫外和中
远红外更广的波段延伸，并可能在未来几年产生更
多有价值的科学成果。
表１ 直接与上转换红外成像技术比较
Ｔａｂ１Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｄｉｒｅｃｔａｎｄｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｉｎｆｒａｒｅｄｉｍａｇｉｎｇ
探测器
类型
热传感器热释电，掩模调制
ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ焦平面探测器，板载自动增益控制，
内置的非均匀性校正，多级ＴＥ制冷
超导纳米线单光子探测器，７３０ｍＫ制冷
ＰＰＫＴＰ（１ｃｍ），温度，ＱＰＭ晶体：
泵浦：ＮｄＹＶＯ（１３４２ｎｍ），ＣＷ，内腔
４
晶体：ＰＰＬＮ（５ｃｍ），ＱＰＭ，相位成像
泵浦：掺镱光纤激光器（１０３６ｎｍ），同步脉冲
锁模
晶体：ＭｇＯ：ＰＰＬＮ（４ｃｍ），ＱＰＭ，温度调谐
ＮｄＹＶＯ（１０６４ｎｍ），ＣＷ，内腔泵浦：
４
晶体：ＰＰＫＴＰ（１ｃｍ），温度，ＱＰＭ
泵浦：ＮｄＹＶＯ（１３４２ｎｍ），ＣＷ，内腔
４
晶体：ＭｇＯ：ＰＰＬＮ（２ｃｍ），非共线ＱＰＭ，宽带泵浦
泵浦：掺镱光纤激光器（１０６４ｎｍ），脉冲，ＦＷＨＭ
＝２７ｎｍ
晶体：ＰＰＬＮ（０５ｃｍ），非共线，ＱＰＭ，热梯度
泵浦：ＮｄＹＡＧ（１０６４ｎｍ）
技术路线
光谱范围
／ｍ
μ
８～１４
量子效率
（ＱＥ）
８
ｃＤ＝１５×１０ｍ·
１／２
Ｈｚ／Ｗ
空间分辨率
（目标）
—
视场
（ＦｏＶ）
３６°
噪声特性
年份
［ｒｅｆ］
［３８］
＜２００ｍＶ（２５℃）
２０２０
半导体
超导
０９～１７
１５５０
０７６５，
ＣＷ（ＥＣＤＬ）
１５５８
热灯
２９～３５
７６６卤素０
＞６５％
８％
２５％
１２８０×１０２４像素
３２×３２像素
１０×１０像素
１８°
—
—
１８７５光子／
秒／像素
２１５ｃｐｓ
—
［３９］
２０１９
［４０］
２０１９
［２１］
２００９
６８％
２８％
（共线，极化）
－４
～２×１０
——
［２９］
３８×１０３ｃｐｓ
２０１５
Ｎｒｅｓ～１２０×７０—
０５７／光子／
秒／像素
—
［３０］
２０１７
上转换
探测器
２００×１０００像素＜１°
［２４］
２０１０
光纤激光器
１５６３，ＣＷ
～７％３２０Ｗ
峰值泵浦功率
Ｎｒｅｓ＝５６×６４～６５°
１３×商用
ＩｎＧａＡｓ
［３１］
２０１８
１５５４０２５—
～３５
μ
ｍ
（在３１
μ
ｍ处
Ｎｒｅｓ＝６４０００）
～８°—
［１８］
２０１８
晶体：ＭｇＯ：ＰＰＬＮ（１ｃｍ），切向ＰＭ，晶体旋转泵光学参量振
１０６４ｎｍ），脉冲，２０ｐｓ，浦：掺镱光纤激光器（荡器，调谐
８０ＭＨｚ２３～４１，脉冲
０００２％全
ＦｏＶ／像素
１０ｍｍ
目标直径
图像中心
ＳＮＲ＝４２４
［３３］
２０２０
５ 总结与展望
红外上转换成像是将红外或近红外光照射的目
标图像通过非线性频率转换为可将光，并用在可见
ＣＤ等光电传感器进行探测光波段具有高性能的Ｃ
成像的一种有效技术途径，在生物医学成像、国防军
事、气体分析和量子信息等诸多领域具有广泛地应
用前景。红外上转换成像技术有效克服了用于直接
红外或近红外成像过程的光电探测器量子效率低、
响应慢、暗噪声大以及需要低温甚至是超低温冷却
等缺点，在提高了红外成像系统的性能的同时可以
降低系统的体积、复杂度和成本。图像视场和空间
分辨率、系统的噪声特性和成本是影响红外上转换
成像系统的实际应用的关键参数。本文首先介绍了
红外上转换成像技术的原理，随后分别介绍了目前
国内外在上转换图像视场、空间分辨率、上转换效
率、噪声和成本等方面的研究进展，并对近几年发展
起来的具有针对性的上转换成像系统与直接红外成
像系统进行了对比，本文旨在对上转换成像技术研
究的近况进行简单的评述，对新的上转换实验系统
研发具有重要参考意义。
随着性能更佳的非线性晶体出现和其他非线性
ＣＤ相材料的应用，腔增强技术的优化，结合现代Ｃ
５４６
激光与红外 第５１卷
６８－７０．
［１２］ＣｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒＤＢｒｅｗｅｒ．Ｓｐａｃｅｂａｎｄｗｉｄｔｈｐｒｏｄｕｃｔｅｎｈａｎｃｅ
，ｍｕｌｔｉａｐｅｒｔｕｒｅｉｎｆｒａｒｅｄｉｍａｇｅｕｐｃｏｎｍｅｎｔｏｆａｍｏｎｏｓｔａｔｉｃ
ｖｅｒｓｉｏｎｌａｄａｒｒｅｃｅｉｖｅｒｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙｐｏｌｅｄ
ＬｉＮｂＯ［Ｊ］．ＡｐｐｌＯｐｔｉｃｓ，２００２，４１（１２）：２２５１－２２６２．
３
［１３］ＤａｖｉｄＪＭＳｔｏｔｈａｒｄ，ＭａｌｃｏｌｍＨＤｕｎｎ，ｅｔａｌ．Ｈｙｐｅｒｓｐｅｃ
机技术以及可见光子计数阵列的发展，红外上转换
成像技术将在高转换效率、高空间分辨率、大视场和
低暗噪声等性能方面具有更大的突破。上转换成像
技术除了目前广泛应用于红外或者近红外光谱成像
领域之外，还将扩展到紫外或者中远红外波段。并
且，上转换纳米材料的应用推动着上转换成像系统
向着微细化、集成化的方向发展。
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［１０］ＣｌｉｎｔｏｎＣａｈａｌｌ，ｅｔａｌ．Ｍｕｌｔｉｐｈｏｔｏｎｄｅｔｅｃｔｉｏｎｕｓｉｎｇａｃｏｎ
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ｂｌｅｉｎｌｉｔｈｉｕｍｎｉｏｂａｔｅ［Ｊ］．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，１９６８，（１２）：
ｔｒａｌｉｍａｇｉｎｇｏｆｇａｓｅｓｗｉｔｈａｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｗａｖｅｐｕｍｐｅｎ
ｈａｎｃｅｄｏｐｔｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｒｉｃｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ［Ｊ］．Ｏｐｔ．Ｅｘｐｒｅｓｓ，
２００４，１２（５）：９４７－９５５．
１４］ＢｅｎｏｔＣｈａｌｏｐｉｎ．Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｕｂｌｉｎｇｏｆｌｏｗｐｏｗｅｒｉｍａｇｅｓ
ｕｓｉｎｇａｓｅｌｆ－ｉｍａｇｉｎｇｃａｖｉｔｙ［Ｊ］．ＯｐｔＥｘｐｒｅｓｓ，２０１０，１８
（８）：８０３３－８０４２．
１５］ＳＢｏｎｏｒａ．ＭｉｄＩＲｔｏｎｅａｒＩＲｉｍａｇｅｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｂｙｔｈｅｒ
ｍａｌｌｙｉｎｄｕｃｅｄｏｐｔｉｃａｌｓｗｉｔｃｈｉｎｇｉｎｖａｎａｄｉｕｍｄｉｏｘｉｄｅ［Ｊ］．
ＯｐｔＬｅｔｔｅｒ，２０１０，３５（２）：１０３－１０５．
１６］ＭａｒｋＤＰｅｔｅｒｓｏｎ．Ｓｅｃｏｎｄｈａｒｍｏｎｉｃｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｉｍａｇｉｎｇ
ｗｉｔｈａｋＨｚａｍｐｌｉｆｉｅｒ［Ｉｎｖｉｔｅｄ］［Ｊ］．Ｏｐｔ．Ｍａｔ．Ｅｘｐｒｅｓｓ，
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１７］ＡＪＴｏｒｒｅｇｒｏｓａ．Ｉｎｔｒａｃａｖｉｔｙｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｔｏ６３１ｎｍｏｆ
ｉｍａｇｅｓｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｄｂｙａｎｅｙｅｓａｆｅＡＳＥｓｏｕｒｃｅａｔ１５５０ｎｍ
［Ｊ］．Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔｅｒ，２０１５，４０（２２）：５３１５－５３１８．
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ｐｒｅｓｓ，２０１８，２６（２）：１１３３－１１４４．
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ｍａｔｃｈｉｎｇｂａｎｄｗｉｄｔｈｂｙｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｇｒａｄｉｅｎｔｉｎＭｇＯ∶
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ｗｉｔｈｆａｓｔａｎｄｆｌｅｘｉｂｌｅｅｌｅｃｔｒｏｏｐｔｉｃｉｍａｇｅｇａｔｉｎｇｂａｓｅｄｏｎ
ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｆｒｕｓｔｒａｔｅｄｐｈａｓｅｍａｔｃｈｉｎｇｆｏｒｒａｎｇｅｇａｔｅｄａｐ
ｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｏｐｔ．Ｅｘｐｒｅｓｓ，２０２０，２８（２）：１９３６－１９５３．
２１］ＣＰｅｄｅｒｓｅｎ．Ｅｎｈａｎｃｅｄ２Ｄｉｍａｇｅｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｕｓｉｎｇｓｏｌｉｄ
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２２］ＪＳＤａｍ，ＣＰｅｄｅｒｓｅｎ，ＰＴｉｄｅｍａｎｄＬｉｃｈｔｅｎｂｅｒｇ．Ｔｈｅｏｒｙｆｏｒ
ｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｏｆｉｎｃｏｈｅｒｅｎｔｉｍａｇｅｓ［Ｊ］．Ｏｐｔ．Ｅｘｐｒｅｓｓ，
２０１２，２０（２）：１４７５－１４８２．
２３］ＬａｕｒｅｎｔＨｕｏｔ．Ｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｉｍａｇｉｎｇｕｓｉｎｇａｎａｌｌｆｉｂｅｒｓｕｐｅｒ
ｃｏｎｔｉｎｕｕｍｓｏｕｒｃｅ［Ｊ］．Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔｅｒ，２０１６，４１（１１）：２４６６－２４６９．
２４］ＪＳＤａｍ，ＣＰｅｄｅｒｓｅｎ，ＰＴｉｄｅｍａｎｄＬｉｃｈｔｅｎｂｅｒｇ．Ｈｉｇｈｒｅｓ
ｏｌｕｔｉｏｎｔｗｏｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｉｍａｇｅｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｏｆｉｎｃｏｈｅｒｅｎｔ
ｌｉｇｈｔ［Ｊ］．Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ，２０１０，３５（２２）：３７９６－３７９８．
２５］ＭＭａｔｈｅｚ，ＰＪＲｏｄｒｉｇｏ，ＰＴｉｄｅｍａｎｄＬｉｃｈｔｅｎｂｅｒｇ，ｅｔａｌ．
Ｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｉｍａｇｉｎｇｕｓｉｎｇｓｈｏｒｔ－ｗａｖｅｉｎｆｒａｒｅｄｐｉｃｏｓｅｃ
ｏｎｄｐｕｌｓｅｓ［Ｊ］．Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ，２０１７，４２（３）：５７９－５８２．
２６］ＳａｈｅｒＪｕｎａｉｄ．Ｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｄａｒｋｆｉｅｌｄｉｍａｇｉｎｇｗｉｔｈｅｘ
［
［
［
［
［
［
［
［
［
［
［
［
［
激光与红外 Ｎｏ．５ ２０２１ 汪 韬等 红外上转换成像技术研究进展
５４７
ｔｅｎｄｅｄｆｉｅｌｄｏｆｖｉｅｗａｔｖｉｄｅｏｆｒａｍｅｒａｔｅ［Ｊ］．Ａｐｐｌ．Ｏｐｔｉｃｓ，
２０２０，５９（７）：２１５７－２１６４．
［２７］ＪＳＤａｍ，ＰＴｉｄｅｍａｎｄＬｉｃｈｔｅｎｂｅｒｇ，ＣＰｅｄｅｒｓｅｎ．Ｒｏｏｍ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｉｄｉｎｆｒａｒｅｄｓｉｎｇｌｅｐｈｏｔｏｎｓｐｅｃｔｒａｌｉｍａｇｉｎｇ
［Ｊ］．Ｎａｔ．Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ，２０１２，６（１１）：７８８－７９３．
［２８］ＳＢａｌｄｅｌｌｉ．Ｓｅｎｓｉｎｇ：Ｉｎｆｒａｒｅｄｉｍａｇｅｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ［Ｊ］．Ｎａｔ．
Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ，２０１１，５（２）：７５－７６．
［２９］ＲｕｉｋａｉＴａｎｇ，ＷｅｎｊｉｅＷｕ，ＸｉｏｎｇｊｉｅＬｉ，ｅｔａｌ．Ｔｗｏｄｉｍｅｎ
ｓｉｏｎａｌｉｎｆｒａｒｅｄａｎｄｍｉｄｉｎｆｒａｒｅｄｉｍａｇｉｎｇｂｙｓｉｎｇｌｅｐｈｏｔｏｎ
ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｏｄｅｒｎ
Ｏｐｔｉｃｓ，２０１５．
［３０］ＮａｎＨｕａｎｇ，ＨｏｎｇｊｕｎＬｉｕ，ＺｈａｏｌｕＷａｎｇ，ｅｔａｌ．Ｆｅｍｔｏｗａｔｔ
ｉｎｃｏｈｅｒｅｎｔｉｍａｇｅｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｆｒｏｍｍｉｄｉｎｆｒａｒｅｄｌｉｇｈｔｔｏ
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［３１］ＲｏｍａｉｎＤｅｍｕｒ，ＡｒｎａｕｄＧｒｉｓａｒｄ，ＥｒｉｃＬａｌｌｉｅｒ，ｅｔａｌ．Ｎｅａｒ
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