論文の概要: Mid-IR hyperspectral imaging with undetected photons

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.07861v1
• Date: Thu, 10 Jul 2025 15:41:51 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-11 16:40:15.469158
• Title: Mid-IR hyperspectral imaging with undetected photons
• Title（参考訳）: 未検出光子を用いた中赤外ハイパースペクトルイメージング
• Authors: Marlon Placke, Chiara Lindner, Felix Mann, Inna Kviatkovsky, Helen M. Chrzanowski, Hendrik Bartolomaeus, Frank Kühnemann, Sven Ramelow,
• Abstract要約: 我々は、広視野撮像装置と画素ワイド量子変換赤外分光による高分解能スペクトル取得を組み合わせた概念的非線形干渉計を構築した。 重要なCHストレッチ帯域をカバーする2300-3100 cm$-1$のブロードバンド範囲に対して,3500の空間モードを同時に解消するハイパースペクトルイメージングを行う。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Sensing with undetected photons has become a vibrant, application-driven research domain with a special focus on the mid-infrared (mid-IR) wavelength region. Since the mid-IR contains spectral bands with highly specific and strong molecular absorbance signatures, often referred to as fingerprints, a multitude of different samples and their compositions can be detected and quantified spectroscopically. Enhancing this inherently sample alteration-free spectroscopic method with imaging capabilities leads to a powerful technique for environmental monitoring and biomedical applications that enables automated diagnostics while omitting time-consuming and non-reversible labeling steps. To evade the shortcomings of state-of-the-art instruments for mid-IR hyperspectral microscopy related to cost, complexity, power-consumption, and performance, which are associated with technological challenges for mid-IR cameras and low-noise and broadband mid-IR sources, here, we construct a proof-of-concept nonlinear interferometer in a wide-field imaging arrangement combined with high-resolution spectral acquisition by pixelwise quantum Fourier transform infrared spectroscopy. For the broadband range of 2300-3100 cm$^{-1}$, covering the important CH-stretch band, we perform hyperspectral imaging that simultaneously resolves 3500 spatial modes, each with a spectral resolution of 10 cm$^{-1}$ leveraging in total around $10^5$ spatio-spectrally entangled photon modes. Our image acquisition uses a commercial, megapixel sCMOS camera, while a medium-power and compact c.w. pump laser is the only necessary light source.
• Abstract（参考訳）: 検出されていない光子によるセンシングは、中赤外(中赤外)波長領域に特化して、活発で応用駆動の研究領域となっている。 ミッド赤外線は、しばしば指紋と呼ばれる非常に特異で強い分子吸収シグナルを持つスペクトルバンドを含むため、多数の異なるサンプルとその組成を分光学的に検出・定量することができる。 この分光法とイメージング機能を組み合わせることで、環境モニタリングやバイオメディカルアプリケーションのための強力な技術が実現され、時間を要するラベリングのステップを省きながら自動診断が可能になった。 中赤外カメラや低ノイズ・ブロードバンド中赤外光源の技術的課題と関連する、コスト、複雑さ、消費電力、性能に関連する中赤外ハイパースペクトル顕微鏡の最先端機器の欠点を回避するため、広視野画像アレンジメントと画素ワイド量子フーリエ変換赤外分光による高分解能スペクトル取得を組み合わせた概念非線形干渉計を構築した。 重要なCH-ストレッチ帯域をカバーする2300-3100 cm$^{-1}$のブロードバンド範囲に対して、3500の空間モードを同時に解決するハイパースペクトルイメージングを行い、それぞれ10 cm$^{-1}$のスペクトル分解能を持つ。 我々の画像取得は、商用のメガピクセルsCMOSカメラを使用し、中出力でコンパクトなc.w.ポンプレーザーが唯一の必要光源である。

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