Le détecteur de rubidium convertit les images infrarouges directement en lumière visible

La technologie qui rend possible les caméras infrarouges sont des capteurs qui génèrent un courant lorsqu'ils sont frappés par des photons infrarouges. Un réseau de ces capteurs peut ensuite être utilisé pour recréer une image.

Mais il y a un problème. Les détecteurs infrarouges sont notoirement inefficaces. À des longueurs d'onde plus longues, ils sont submergés par le bruit et doivent donc être refroidis, souvent avec de l'azote liquide. Cela les rend complexes, délicats et coûteux à exploiter.

En revanche, les capteurs de lumière visible sont efficaces, robustes et bon marché. Une solution évidente consiste donc à trouver un moyen de convertir les photons infrarouges en photons visibles afin qu'une image puisse être réalisée à l'aide d'un réseau conventionnel de pixels.

C'est plus facile à dire qu'à faire. Le processus de conversion ascendante des photons infrarouges n'est pas simple et repose sur des lasers à haute puissance et des cristaux non linéaires exotiques. On ne sait pas exactement comment cela pourrait être transformé en un appareil pratique qui surpasserait les caméras infrarouges d'aujourd'hui, si c'est possible.

Aujourd'hui, Dong-Sheng Ding et des amis de l'Université des sciences et technologies de Chine à Hefei ont mis au point une technique différente qui pourrait changer cela.

Ces types utilisent un processus connu sous le nom de mélange à quatre ondes, dans lequel l'interaction de trois longueurs d'onde différentes dans certains médias produit une quatrième longueur d'onde. Cela se fait généralement dans des cristaux non linéaires à l'aide de lasers à haute puissance.

L'astuce que ces gars ont réussi est d'y parvenir dans un petit récipient de gaz rubidium en utilisant deux lasers à diode ordinaires. L'idée est que les lasers excitent certains états électroniques dans les atomes de rubidium. Ces états sont choisis pour que les atomes émettent de la lumière visible lorsqu'ils se détendent.

Mais le système est configuré pour que l'ajout d'un peu de lumière infrarouge supplémentaire déclenche l'émission de lumière rouge visible.

Il est facile de voir que lorsque cette lumière infrarouge provient d'un paysage extérieur, le résultat est une copie en lumière visible de la scène qui peut être captée par un réseau de pixels conventionnel.

Ding and co ont testé leur idée en réalisant des images d'un ensemble de chiffres créés en faisant passer une lumière infrarouge à travers un masque. Dans l'image ci-dessus, les images converties sont sur la rangée du bas.

La technique a clairement certaines limites, dont la moindre n'est pas la baisse de résolution que ce processus provoque. C'est en grande partie à cause du mouvement des atomes de rubidium dans le gaz, qui doit être chauffé à 140 degrés C.

Néanmoins, la technique a un potentiel évident. Il est relativement simple de construire une cellule de gaz rubidium chaud et les lasers qu'ils utilisent sont relativement faciles à manipuler. Notre configuration expérimentale est très simple, disent-ils.

De toute évidence, cela piquera l'intérêt d'un certain nombre de groupes différents. Nous pensons que nos résultats de recherche seraient très utiles dans les domaines de recherche en astrophysique, technologie de vision nocturne, détection chimique, communication quantique, etc., disent-ils.

Parmi ceux-ci, les acteurs militaires auront les poches les plus riches. La seule question est de savoir à quelle vitesse il peut être étudié plus en détail.

Réf : arxiv.org/abs/1203.6132 : Upconversion expérimentale d'images

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