Высокоскоростное обнаружение в среднем ИК-диапазоне с помощью квантовых каскадных детекторов Hamamatsu
Квантовые каскадные детекторы (ККД) - это ключевая технология, обладающая большим потенциалом для обнаружения в среднем инфракрасном диапазоне. Работающие при комнатной температуре, эти высокоскоростные детекторы расширяют сферу применения - от обнаружения газов до связи в свободном пространстве.
Средняя инфракрасная (MIR) область электромагнитного спектра отличается своим огромным потенциалом в многочисленных областях применения. Она обладает богатыми ротовибрационными спектрами различных легких молекул (малых органических молекул, газов и т.д.), что делает спектроскопию поглощения в ИК-диапазоне бесценным инструментом для обнаружения без меток в различных областях. Кроме того, длины волн MIR характеризуются низким уровнем рассеяния аэрозолями, что делает их весьма перспективными для исследований в области связи в свободном пространстве. Примечательно, что определенные области в спектре MIR (около 4 мкм и 10 мкм) обладают низким поглощением атмосферными газами, что облегчает дальнюю связь в свободном пространстве.
Успех MIR-приложений зависит от наличия необходимых MIR-фотонных технологий. Квантовые каскадные детекторы (ККД) являются одной из ключевых технологий. Эти фотоэлектрические детекторы разработаны для работы в различных спектральных областях MIR. Их отличает способность работать при комнатной температуре без напряжения смещения. Кроме того, они характеризуются низким уровнем шума, что компенсирует их относительно более низкий фотоотклик по сравнению с другими детекторами MIR. Благодаря этой характеристике их удельная детектирующая способность превышает 1 x 109 см-Гц1/2/Вт. Однако наиболее интересной особенностью ККД является их исключительная скорость, теоретически превышающая 100 ГГц и часто превышающая 20 ГГц при пороге -3 дБ.
Компания Hamamatsu Photonics гордится тем, что выпустила первый в мире коммерчески доступный ККД, что стало важной вехой в развитии технологии обнаружения в среднем ИК-диапазоне.
Примечательно, что это революционное устройство является одним из единственных коммерческих ККД, работающих при комнатной температуре и не требующих какого-либо механизма охлаждения. Его применение включает в себя высокоскоростное обнаружение газов и высокоскоростную спектроскопию в ИК-области. Например, ККД потенциально могут сыграть решающую роль в кинетических исследованиях химических реакций, которые часто происходят на субнаносекундных временных масштабах. Такая возможность позволяет разрабатывать новые химические процессы, влияющие на различные аспекты жизни - от повышения энергоотдачи до сокращения выбросов и внедрения экологически чистых химикатов. Кроме того, высокая скорость работы ККД открывает путь к реализации свободно распространяющейся связи в области MIR. Небольшие размеры и простота эксплуатации приближают их к широкому применению в таких крупномасштабных приложениях, как связь. Помимо этих областей применения, многие другие приложения в области MIR могут извлечь выгоду из впечатляющих рабочих параметров и упрощенной упаковки ККД.
