論文の概要: Quantum Fourier-transform infrared spectroscopy in the fingerprint
region
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2110.14247v1
- Date: Wed, 27 Oct 2021 08:07:29 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-10 03:36:43.209838
- Title: Quantum Fourier-transform infrared spectroscopy in the fingerprint
region
- Title（参考訳）: 指紋領域における量子フーリエ変換赤外分光
- Authors: Yu Mukai, Ryo Okamoto, and Shigeki Takeuchi
- Abstract要約: 実験は5馬またはテラヘルツ領域の波長に制限されており、1500-500cm-1のいわゆる指紋領域では実現されていない。
指紋領域における量子フーリエ変換赤外分光(QFTIR)の実験的実証を報告する。
これらの結果は、量子技術に基づく新しい形態の分光デバイスへの道を開く。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5964436882344729
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Harnessing the quantum interference of photon-pair generation processes,
infrared quantum absorption spectroscopy (IRQAS) can extract the infrared
optical properties of a sample through visible or near-infrared photon
detection without the need for an infrared optical source or detector, which
has been an obstacle for higher sensitivity and spectrometer miniaturization.
However, experimental demonstrations have been limited to wavelengths shorter
than 5 um or in the terahertz region, and have not been realized in the
so-called fingerprint region of 1500- 500 cm^-1 (6.6 to 20 um), which is
commonly used to identify chemical compounds or molecules. Here we report the
experimental demonstration of quantum Fourier transform infrared (QFTIR)
spectroscopy in the fingerprint region, by which both absorption and phase
spectra (complex spectra) can be obtained from Fourier transformed quantum
interferograms obtained with a single pixel visible-light detector. As
demonstrations, we obtained the transmittance spectrum of a silicon wafer at
around 10 um (1000 cm^-1) and complex transmittance spectrum of a synthetic
fluoropolymer sheet, polytetrafluoroethylene, in the wavelength range of 8 to
10.5 um (1250 to 950 cm^-1), where absorption due to symmetric and asymmetric
stretching modes of C-F bonds is clearly observed. The signal-to-noise ratio
per unit spectral width and unit probe light intensity of our QFTIR
spectroscopy method outperforms conventional FTIR spectroscopy by a factor of
10^2. These results open the way for new forms of spectroscopic devices based
on quantum technologies.
- Abstract（参考訳）: 光子ペア生成プロセスの量子干渉を利用して、赤外量子吸収分光法(irqas)は、より感度と分光器の小型化の障害となった赤外線光源や検出器を必要とせずに、可視または近赤外光子検出を通じて試料の赤外線光学特性を抽出することができる。
しかし、実験的な実験は5 um以下の波長やテラヘルツ領域に限定されており、化学化合物や分子の同定に一般的に用いられる1500-500 cm^-1 (6.6-20 um)の指紋領域では実現されていない。
本稿では,単一画素可視光検出器を用いて得られたフーリエ変換量子干渉図から,吸収スペクトルと位相スペクトル(複合スペクトル)の両方を得ることができる指紋領域の量子フーリエ変換赤外(qftir)分光の実験実験を行った。
実験として, 合成フルオロポリマーシートポリテトラフルオロエチレンの10 um (1000 cm^-1) 付近のシリコンウェハの透過スペクトルと複素透過スペクトルを, 8〜10.5 um (1250〜950 cm^-1) の波長範囲で求めた。
QFTIR分光法では,単位スペクトル幅当たりの信号-雑音比と単位プローブ光強度が従来のFTIR分光法よりも10^2で優れていた。
これらの結果は、量子技術に基づく新しい形態の分光デバイスへの道を開く。
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