論文の概要: Broadband quantum spectroscopy at the fingerprint mid-infrared region
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2202.01565v1
- Date: Thu, 3 Feb 2022 12:53:41 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-26 23:07:13.199398
- Title: Broadband quantum spectroscopy at the fingerprint mid-infrared region
- Title（参考訳）: 指紋中赤外領域における広帯域量子分光
- Authors: Anna V. Paterova, Zi S. D. Toa, Hongzhi Yang, and Leonid A. Krivitsky
- Abstract要約: 試料中赤外指紋は, 従来のシリコン光検出器を用いた近赤外域の測定から明らかにすることができる。
概念実証として、7.4-8.4mの波長範囲で酸化窒素ガスの分光を行い、865-877nmの範囲で検出する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5249805590164902
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Numerous molecules exhibit unique absorption bands in the fingerprint
infrared (IR) region, allowing chemical identification and detection. This
makes IR spectroscopy an essential tool in biomedical diagnostics, sensing, and
material characterization. However, measurements in the IR range are
challenging due to the relatively poor performance, need for cryogenic cooling,
and high cost of IR light sources and photodetectors. Here, we demonstrate that
the mid-IR fingerprints of the sample can be revealed from measurements in the
near-IR range using conventional silicon photodetectors. Our approach relies on
the quantum interference of correlated photon pairs produced in strongly
frequency non-degenerate parametric down-conversion. Our technique
simultaneously measures the absorption coefficient and refractive index in the
broad fingerprint region with high accuracy. As a proof-of-concept, we perform
spectroscopy of nitrous oxide gas in the 7.4-8.4 {\mu}m wavelength range, with
the detection in the 865-877 nm range. This work extends the applicability of
quantum interferometry to a range of broad practical appeals, such as detection
of atmosphere pollutants, breath diagnostics, chemical safety, and others.
- Abstract（参考訳）: 多くの分子が指紋赤外線領域で独自の吸収帯を示し、化学的同定と検出を可能にする。
これにより、IR分光法は、生体医学的診断、センシング、材料的特徴付けに不可欠なツールとなる。
しかし、IR領域における測定は、比較的低い性能、低温冷却の必要性、高コストのIR光源と光検出器により困難である。
そこで本研究では,従来型シリコン光検出器を用いて,試料中の中赤外指紋を近赤外領域で測定した。
我々のアプローチは、強い周波数非退化パラメトリックダウンコンバージョンで生成される相関光子対の量子干渉に依存する。
本手法は,広い指紋領域における吸収係数と屈折率を高い精度で同時に測定する。
概念実証として、7.4-8.4 {\mu}mの波長範囲で酸化窒素ガスの分光を行い、865-877nmの範囲で検出する。
この研究は、量子干渉法の適用範囲を、大気汚染物質の検出、呼吸診断、化学物質の安全性など、幅広い実用的訴求範囲にまで広げている。
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