Die Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) hat ein Fünfjahresprogramm zur Entwicklung revolutionärer Infrarotsensoren gestartet. Sensoren der neuen Generation sollten eine Einzelphotonenempfindlichkeit haben und gleichzeitig kompakt sein und bei Raumtemperatur arbeiten. Der volle Umfang solcher Systeme ist noch nicht einmal vorstellbar, aber dies wird Videoüberwachung, Medizin und vieles mehr definitiv verändern.
Moderne Sensoren mit Einzelphotonenempfindlichkeit müssen auf kryogene Temperaturen gekühlt werden, und das vor dem Hintergrund, dass sie sperrig sind und leistungsstarke Energiequellen benötigen. Das DARPA OpTIm-Programm (Optomechanische Wärmebildgebung) umfasst Entdeckungen an der Schnittstelle einer Reihe grundlegender Wissenschaften in der Physik der Materialien, Photonik und Messtechnik sowie Materialwissenschaften. Wir betonen, dass DARPA eine Revolution erwartet, keine Evolution.
„Wir wollen nicht einfach bestehende IR-Detektionsmethoden durch evolutionäre Verbesserungen bei der Signalauslesung, Rauschunterdrückung oder spektralen Selektivität ergänzen. Was dieses Programm aus wissenschaftlicher und angewandter Sicht interessant macht, ist, dass OpTIm versucht, innovative Lösungen an der Schnittstelle von Optomechanik, Physik der Materialien, Photonik und Metrologie zu kombinieren, um einen neuen Blick auf ein altes Problem zu werfen “, sagt DARPA.
Durch das Erreichen der Quantenempfindlichkeit für Raumtemperatur-IR-Sensoren der nächsten Generation könnten Schlachtfeldüberwachungssysteme, Nachtsicht sowie terrestrische und Weltraumbildgebung transformiert werden. Es wird auch viele kommerzielle Anwendungen ermöglichen, von der Infrarotspektroskopie für die nicht-invasive Krebsdiagnose bis hin zum hochgenauen und sofortigen Nachweis von Krankheitserregern im menschlichen Atem oder in der Luft sowie zur Identifizierung von Bedrohungen für die Landwirtschaft.
Das DARPA OpTIm-Programm ist auf 5 Jahre (60 Monate) ausgelegt und gliedert sich in zwei 30-monatige Phasen. Es wird davon ausgegangen, dass die Forschungsarbeit in drei Hauptbereichen durchgeführt wird, genauer gesagt basiert sie auf einer Kombination der drei ausgewählten Bereiche. Die erste ist die Entwicklung optomechanischer Resonatoren, die eine hochempfindliche Plattform mit hoher Isolation bieten werden. Zweitens müssen rein optische Detektoren geschaffen werden, um Signale auf Quantenebene mit geringem Rauschen zu detektieren. Drittens werden Metamaterialien mit spektral selektiver „maßgeschneiderter“ IR-Absorption benötigt, die eine äußerst genaue Detektion der gewünschten Wellenlängen ermöglichen.
„Wenn Forscher die Programmparameter einhalten können, werden wir eine IR-Detektion mit um Größenordnungen besserer Empfindlichkeit, spektraler Kontrolle und Reaktionszeit als bestehende IR-Geräte bei Raumtemperatur ermöglichen“, sagte Mukund Vengalattore, Programmmanager OpTIm bei der DARPA Defense Science Administration.
2022-09-08 11:47:47
Autor: Vitalii Babkin