Een nieuwe methode, ontwikkeld door Manijeh Razeghi van Northwestern Engineering, heeft een type beeldvervorming, veroorzaakt door de aanwezigheid van spectrale overspraak tussen dual-band fotodetectoren met lange golflengte, sterk verminderd.

Het werk opent de deur voor een nieuwe generatie infraroodbeeldvormingsapparaten met hoog spectraalcontrast, met toepassingen in de geneeskunde, defensie en veiligheid, planetaire wetenschappen, en kunstbehoud.

"Dual-band fotodetectoren bieden veel voordelen bij infraroodbeeldvorming, inclusief afbeeldingen van hogere kwaliteit en meer beschikbare gegevens voor beeldverwerkingsalgoritmen, " zei Razeghi, Walter P. Murphy hoogleraar elektrische en computertechniek aan de McCormick School of Engineering. "Echter, prestaties kunnen worden beperkt door spectrale overspraakinterferentie tussen de twee kanalen, wat leidt tot een slecht spectraal contrast en verhindert dat infraroodcameratechnologie zijn ware potentieel bereikt."

Een document waarin haar werk wordt beschreven, getiteld "Het onderdrukken van spectrale overspraak in dual-band lange-golflengte infrarood fotodetectoren met monolithisch geïntegreerde Air-Gapped Distributed Bragg Reflectors, " werd onlangs gepubliceerd in de IEEE Journal of Quantum Electronics .

Dankzij dual-band imaging kunnen objecten in meerdere golflengtekanalen worden gezien via een enkele infraroodcamera. Het gebruik van dual-band detectie in nachtzichtcamera's, bijvoorbeeld, kan de drager helpen een beter onderscheid te maken tussen bewegende doelen en objecten op de achtergrond.

Spectrale overspraak is een soort vervorming die optreedt wanneer een deel van het licht van het ene golflengtekanaal wordt geabsorbeerd door het tweede kanaal. Het probleem wordt ernstiger naarmate de detectiegolflengten langer worden.

Om dat te onderdrukken, Razeghi en haar groep in het Center for Quantum Devices ontwikkelden een nieuwe versie van een gedistribueerde Bragg-rector (DBR), een zeer refractieve, gelaagd materiaal geplaatst tussen kanalen die de twee golflengten scheidt.

Hoewel DBR's op grote schaal zijn gebruikt als optische filters om doelgolflengten te reflecteren, Razeghi's team is de eerste die de structuur aanpast om twee kanalen te verdelen in een antimonide type II superrooster fotodetector, een belangrijk onderdeel van nachtzichtcamera's die de onderzoekers eerder bestudeerden.

Om hun ontwerp te testen, het team vergeleek de kwantumefficiëntieniveaus van twee lange-golflengte infrarood fotodetectoren met en zonder de air-gapped DBR. Ze vonden opmerkelijke spectrale onderdrukking, met kwantumefficiëntieniveaus van slechts tien procent, bij gebruik van de air-gapped DBR. De resultaten werden bevestigd met behulp van theoretische berekeningen en numerieke simulatie.