基于具有可见的红外光子对源的非线性干涉仪,利用成对生成过程的量子干扰,红外量子光谱仪,可以通过可见的光子检测来提取样品的红外光学特性,而无需用于基础光学源或检测器。我们为量子傅立叶转换红外(QFTIR)光谱制定了理论框架。所提出的傅立叶分析方法完全利用了干涉图中的相位信息,使我们能够在简单设置中确定复杂的透射率和光学常数,而无需用于光谱选择的任何色散光学器件。在实验演示中,使用低增益状态下操作的QFTIR在近红外区域测量了带通滤波器和硅胶折射率的透射光谱;这些结果与使用常规光谱仪和从参考文献估算的值非常吻合。这些示范证明了QFTIR光谱的有效性和巨大潜力。
摘要:红外量子吸收光谱是量子传感技术之一,通过可见光或近红外光子检测可估算样品的红外光学特性,无需红外光源或探测器,这一直是提高灵敏度和光谱仪小型化的障碍。然而,实验演示仅限于波长短于 5 µ m 或太赫兹区域,而尚未在通常用于识别化合物或分子的 1500–500 cm − 1(6.6 至 20 µ m)的所谓指纹区域实现。本文我们报告了指纹区域量子傅里叶变换红外 (QFTIR) 光谱的实验演示,通过该实验可以从用单像素可见光探测器获得的傅里叶变换量子干涉图中获得吸收光谱和相位光谱(复杂光谱)。作为演示,我们获得了硅晶片在 10 µ m (1000 cm − 1 ) 左右的透射光谱,以及合成氟聚合物片聚四氟乙烯在 8 至 10.5 µ m (1250 至 950 cm − 1 ) 波长范围内的复杂透射光谱,其中可以清楚地观察到由于 CF 键的拉伸模式而产生的吸收。这些结果为基于量子技术的新型光谱装置开辟了道路。