Ny metode forbedrer infrarød billeddannelse

En ny metode udviklet af Northwestern Engineering's Manijeh Razeghi har i høj grad reduceret en form for billedforvrængning forårsaget af tilstedeværelsen af ​​spektral krydssnak mellem dual-band langbølgelængde fotodetektorer.

Værket åbner døren for en ny generation af infrarøde billedapparater med høj spektral kontrast med applikationer inden for medicin, forsvar og sikkerhed, planetvidenskab, og kunstbevaring.

"Dual-band fotodetektorer giver mange fordele ved infrarød billeddannelse, herunder billeder af højere kvalitet og flere tilgængelige data til billedbehandlingsalgoritmer, "sagde Razeghi, Walter P. Murphy Professor i elektrisk og computerteknik i McCormick School of Engineering. "Imidlertid, ydeevne kan begrænses af spektral krydstaleinterferens mellem de to kanaler, hvilket fører til dårlig spektral kontrast og forhindrer infrarød kamerateknologi i at nå sit sande potentiale. "

Et papir, der beskriver hendes arbejde, med titlen "Undertrykkelse af spektral krydstale i dobbeltbånds langbølgelængde infrarøde fotodetektorer med monolitisk integrerede luftspaltefordelte Bragg-reflektorer, "blev for nylig offentliggjort i IEEE Journal of Quantum Electronics .

Dual-band-billeddannelse gør det muligt at se objekter i flere bølgelængdekanaler gennem et enkelt infrarødt kamera. Brug af dual-band-detektion i nattesynskameraer, for eksempel, kan hjælpe bæreren med bedre at skelne mellem bevægelige mål og objekter i baggrunden.

Spektral cross-talk er en form for forvrængning, der opstår, når en del af lyset fra en bølgelængdekanal absorberes af den anden kanal. Problemet bliver mere alvorligt, når detekteringsbølgelængderne bliver længere.

For at undertrykke det, Razeghi og hendes gruppe i Center for Quantum Devices udviklede en ny version af en distribueret Bragg -reektor (DBR), et meget brydende, lagdelt materiale placeret mellem kanaler, der adskiller de to bølgelængder.

Mens DBR'er er blevet udbredt som optiske filtre til at afspejle målbølgelængder, Razeghis team er det første til at tilpasse strukturen til at opdele to kanaler i en antimonid type-II superlattice fotodetektor, et vigtigt element i nattesynskameraer, som forskerne tidligere har undersøgt.

For at teste deres design, teamet sammenlignede kvanteeffektivitetsniveauerne for to infrarøde fotodetektorer med lang bølgelængde med og uden luftgapet DBR. De fandt bemærkelsesværdig spektral undertrykkelse, med kvanteeffektivitetsniveauer så lave som ti procent, ved brug af luftgapet DBR. Resultaterne blev bekræftet ved hjælp af teoretiske beregninger og numerisk simulering.