Methanmessung mit offenem Strahlengang mittels rückgestreutem Licht in einem nichtlinearen Interferometer

Jinghan Dong, Weijie Nie, Arthur C. Cardoso, Haichen Zhou, Jingrui Zhang, John G. Rarity, Alex S. Clark

Abstrakt

Die nichtlineare Interferometrie findet breite Anwendung in Sensorik, Spektroskopie und Bildgebung. Die meisten Implementierungen erfordern jedoch hochreflektierende Spiegel und eine präzise optische Ausrichtung, was ihre Vielseitigkeit und Anwendbarkeit im Freien stark einschränkt. Diese Arbeit basiert auf der stimulierten parametrischen Abwärtskonversion und demonstriert die Methanabsorptionsspektroskopie im mittleren Infrarotbereich (MIR) durch den Nachweis von Nahinfrarot-Photonen mit einer siliziumbasierten CMOS-Kamera. Das zur Methanmessung verwendete MIR-Licht wird diffus von einer Lambertschen Oberfläche zurückgestreut und erfährt dabei signifikante Transmissionsverluste. Wir implementieren ein konfokales µm Anregungs- und Erfassungsschema im Mikrometerbereich, das ein Zwei-Linsen-System zur Modenanpassung der interferierenden Strahlen nutzt, um Hintergrundmethan in einer Entfernung von 4,6 m mit einem Verlust von 57 dB zu detektieren. Unsere Methode wird auch auf reale Oberflächen wie Glas, gebürstetes Metall und ein Blatt angewendet und zeigt eine robuste Hintergrundmethanmessung mit verschiedenen Zielmaterialien.