室温中赤外単一光子分光イメージング

中赤外波長の分光イメージングと検出は、科学技術的に非常に興味深い実現技術として浮上しつつある。その主な理由は、重要な化合物が中赤外スペクトルに独特な強い特徴を示し、それらの特徴から有益な化学的情報が得られるからである。現代の量子カスケードレーザーは理想的なコヒーレント中赤外励起光源として進歩してきたが、室温で動作する単純な低雑音検出器やイメージングシステムは遅れをとっている。我々は、高感度2次元中赤外分光イメージング用として現場配置可能な新しいアップコンバージョンシステムを提示することによって、この要求に取り組んでいる。室温の暗雑音は0.2光子/空間要素/秒であり、これは極低温に冷却したInSbカメラの暗雑音レベルの10億分の1以下である。単一光子イメージングが実現され、最高で200×100空間要素の解像度が得られるとともに、3 µmの偏光インコヒーレント光で約20％という過去最高の連続波量子効率が得られた。今回提示する方法は、ガス分析や医療診断など、中赤外光の既存の応用や新しい応用との関連から重要である。