El detector de rubidio convierte imágenes infrarrojas directamente en luz visible

La tecnología que hace posibles las cámaras infrarrojas son sensores que generan una corriente cuando son golpeados por fotones infrarrojos. A continuación, se puede utilizar una serie de estos sensores para recrear una imagen.

Pero hay un problema. Los detectores de infrarrojos son notoriamente ineficaces. En longitudes de onda más largas, se ven inundadas por el ruido y, por lo tanto, deben enfriarse, a menudo con nitrógeno líquido. Eso los hace complejos, delicados y costosos de ejecutar.

Por el contrario, los sensores de luz visible son eficientes, robustos y económicos. Entonces, una solución obvia es encontrar una manera de convertir los fotones infrarrojos en visibles para que se pueda hacer una imagen utilizando una matriz convencional de píxeles.

Es más fácil decirlo que hacerlo. El proceso de conversión ascendente de fotones infrarrojos no es sencillo y se basa en láseres de alta potencia y cristales no lineales exóticos. No está claro cómo se podría convertir esto en un dispositivo práctico que supere a las cámaras infrarrojas actuales, si es que es posible.

Hoy, Dong-Sheng Ding y sus amigos de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China en Hefei han perfeccionado una técnica diferente que podría cambiar esto.

Estos tipos utilizan un proceso conocido como mezcla de cuatro ondas, en el que la interacción de tres longitudes de onda diferentes en ciertos medios produce una cuarta longitud de onda. Esto generalmente se hace en cristales no lineales utilizando láseres de alta potencia.

El truco que han logrado estos tipos es lograrlo en un pequeño recipiente de gas rubidio utilizando dos láseres de diodo ordinarios. La idea es que los láseres excitan ciertos estados electrónicos en los átomos de rubidio. Estos estados se eligen para que los átomos emitan luz visible cuando se relajan.

Pero el sistema está configurado para que la adición de un poco de luz infrarroja extra desencadene la emisión de luz roja visible.

Es fácil ver que cuando esta luz infrarroja proviene de algún escenario externo, el resultado es una copia de luz visible de la escena que puede ser captada por una matriz de píxeles convencional.

Ding y compañía han probado su idea haciendo imágenes de un conjunto de números creados al pasar luz infrarroja a través de una máscara. En la imagen de arriba, las imágenes convertidas están en la fila inferior.

La técnica tiene claramente algunas limitaciones, una de las cuales es la caída en la resolución que causa este proceso. Eso se debe en gran parte al movimiento de los átomos de rubidio en el gas, que debe calentarse a 140 grados C.

Sin embargo, la técnica tiene un potencial evidente. Es relativamente sencillo construir una celda de gas rubidio caliente y los láseres que utilizan son relativamente fáciles de manejar. Nuestra configuración experimental es muy simple, dicen.

Claramente, esto despertará el interés de varios grupos diferentes. Creemos que los resultados de nuestra investigación serían muy útiles en campos de investigación en astrofísica, tecnología de visión nocturna, detección química, comunicación cuántica, etc., dicen.

De estos, los interesados ​​militares tendrán los bolsillos más profundos. La única pregunta es qué tan rápido se puede estudiar con más detalle.

Ref: arxiv.org/abs/1203.6132 : Conversión experimental de imágenes

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