Физики предлагают новый способ обнаружения инфракрасного излучения
Недавно физики Федерального технологического института в Лозанне (EPFL) предложили новый метод обнаружения инфракрасного излучения, обладающий высокой чувствительностью и способный обнаруживать даже одиночные фотонные сигналы. Наноразмерное решение, основанное на платформе молекулярной оптомеханики, для преобразования фотонов терагерцового и среднего инфракрасного (MIR) с повышением частоты в диапазон видимого и ближнего инфракрасного (VIS-NIR) и добавления к ним шума с использованием полной квантовой модели и эффективности преобразования были подробно проанализированы. . Исследование под названием «Молекулярная платформа для преобразования частоты с повышением частоты на однофотонном уровне» было опубликовано в физике.оптика по адресу: https://arxiv.org/abs/1910.11395v1.
При использовании веб-камер или камер сотовых телефонов мы сталкиваемся с мощью дешевых компактных датчиков, разработанных за последние несколько десятилетий для видимой области электромагнитного спектра. Напротив, обнаружение низкочастотного излучения, невидимого невооруженным глазом, например, излучения среднего и дальнего инфракрасного диапазона, требует сложного и дорогого оборудования. Сенсоры для молекулярного распознавания и визуализации теплового излучения, естественно излучаемого человеческим телом, еще не получили широкого распространения из-за отсутствия компактных технологий. Поэтому новые концептуальные прорывы в этой области могут оказать огромное влияние на нашу повседневную жизнь. Прямое обнаружение одиночных фотонов с длиной волны более 2 микрометров в условиях окружающей среды в настоящее время все еще остается серьезной технической проблемой.
В настоящее время наиболее популярным методом обнаружения среднего и дальнего инфракрасного излучения является микроболометр, состоящий из набора небольших термометров, измеряющих тепло, выделяемое поглощенным излучением. Такие детекторы имеют ряд ограничений, в частности большое время отклика и невозможность обнаружения слабых сигналов излучения.
Команда EPFL во главе с Кристофом Галландом и Тобиасом Киппенбергом предложила новый метод обнаружения, который следует совершенно другому пути: сначала преобразование невидимого излучения в видимый свет, а затем его обнаружение с помощью существующих технологий. В основе этой новой концепции лежат гибридные металломолекулярные наноструктуры. Металл модифицируют, чтобы сфокусировать инфракрасное излучение на молекулах, заставляя их вибрировать. Затем энергия вибрирующих молекул снова преобразуется в излучение, но на этот раз в виде видимого света. Эта гибридная наноструктура, разработанная в сотрудничестве с Диего Мартином-Кано (Институт света Макса Планка, Эрланген, Германия), обеспечивает высокую эффективность преобразования при уменьшении размеров устройств до размеров, намного меньших, чем длина волны инфракрасного света.
