原子荧光成像是表征超冷原子、量子模拟等领域中原子空间分布与量子态信息的有效手段。根据原子的辐射荧光波长差异，该技术可分为可见光原子荧光成像与短波红外原子荧光成像，前者适用于铷、钾、锂等原子体系，后者则针对亚稳态氦、铒、锶等原子体系。随着亚稳态稀有气体、稀土类原子体系开展探测，短波红外原子荧光成像在冷原子阱观测、单原子分辨探测等前沿方向中正发挥着越来越不可或缺的作用。同时，短波红外原子荧光成像存在着一些技术难点。
一、短波红外原子荧光成像的技术难点
1、荧光信号光子数量稀少
荧光功率与波长的平方成反比，原子自发辐射率也随波长增加而下降。相较于可见光波段的铷原子，短波红外波段的原子单位时间辐射的荧光光子数显著减少，到达相机靶面的有效信号微弱。
2、观测时间受限
自由膨胀、晶格隧穿、单原子热扩散等动力学过程发生在毫秒量级，有效成像窗口通常仅为几十至几百毫秒，不能依靠延长曝光来积累光子，需要探测器在有限曝光时间内实现高信噪比成像。
3、短波红外相机噪声制约
短波红外 InGaAs 传感器禁带宽度远小于硅探测器，热激发效应显著，暗电流随芯片温度呈指数级增长。同时探测器自身存在固定读出噪声，读出噪声会直接抬高探测下限，制约成像的灵敏度。
上述挑战对相机的量子效率、帧率、暗电流等提出了严苛的要求。阿秒科技SWIR1503BU短波红外相机完美匹配短波红外原子荧光成像的需求。
二、阿秒科技SWIR1503BU相机
1、高量子效率
高量子效率是弱荧光成像的基础，SWIR1503BU相机的峰值量子效率为75%@1350nm，覆盖900-1700nm光谱范围，确保入射光子以高概率被转换为光电子。
2、像元尺寸和分辨率
SWUR1503BU相机采用15μm大像元尺寸，感光面积更大，能够弱光条件下实现更高的信噪比。640×512分辨率可完整覆盖常规二维光晶格、光镊阵列，兼顾微米级原子间距分辨需求与弱光探测灵敏度。
3、高速读出
原子毫秒级瞬态过程要求相机具备高帧率，SWIR1503BU相机在640×512分辨率下帧率可达724fps，支持ROI模式下的高速读出且读出噪声仅35.05e-。同时，相机支持积分后读出（ITR）和积分同时读出（IWR）模式，便于在时序复杂的实验中优化曝光与读出的时序重叠，提升数据采集效率。
4、TEC制冷
SWIR1503BU相机采用TEC制冷，将传感器温度降至-20°C，从而抑制暗电流，足以满足原子荧光成像短曝光下的需求，保证成像质量。
三、总结
阿秒科技SWIR1503BU短波红外相机已成功应用于亚稳态氦原子阱荧光成像实验，其实效性得到了实际验证。该相机兼顾高光子收集效率、高速读出、低噪声与系统集成便捷性，能够有效克服短波红外原子荧光成像的各类技术难点，是原子荧光成像实验的优选探测设备。