Fernerkundung von Methan mittels Einzelphotonen-PPLN-Wellenleiter-Upconversion-Lidar

Ruaridh Smith, Arthur C. Cardoso, Imogen Morland, Jack W. Thomas, Krish Pandiyan, Greg Blanchard-Emmerson, Corin Gawith, Sara Carver, Andrew Weld, Xiao Ai, John G. Rarity und Loyd J. McKnight

Abstrakt

Wir berichten über ein empfindliches Methangas-Detektionssystem, das auf Wellenleiter-basierter Einzelphotonen-Aufwärtskonversion von 1651 nm auf 798 nm Wellenlänge für eine effiziente Detektion beruht. Einzelphotonen-Lichtdetektion und -Entfernungsmessung (LIDAR) ermöglichen eine hochempfindliche Direktdetektion, die für die Umweltüberwachung in industriellen Umgebungen von Bedeutung ist. Wir beschreiben die Wellenleiterherstellung, -prüfung und die Entwicklung des Gesamtsystems unter Verwendung eines fasergekoppelten Wellenleitergehäuses. Wir erreichen einen internen Aufwärtskonversionswirkungsgrad von 86 %. Durch die Kombination dieses Systems mit einem aktiven Bildgebungsmodul demonstrieren wir die Methangasmessung im Freien. Wir zeigen, dass dieser Ansatz ein praktikabler Weg ist, die Empfindlichkeit kostengünstiger Umweltüberwachungssysteme zu verbessern.