Detecção de upconversion no infravermelho médio altamente sensível baseada na amplificação de bomba em cavidade externa

A detecção sensível no infravermelho médio (MIR) está em alta demanda em várias aplicações, que vão desde sensoriamento remoto, vigilância infravermelha e monitoramento ambiental até inspeção industrial. Entre outros, os detectores de infravermelho por upconversion atraíram recentemente crescente atenção devido às suas características vantajosas de alta sensibilidade, resposta rápida e operação em temperatura ambiente. No entanto, continua sendo desafiador realizar um sensoriamento passivo de MIR de alto desempenho devido à rigorosa exigência de bombeamento contínuo de alta potência. Aqui, propomos e implementamos um sistema de detecção de upconversion de MIR de alta eficiência e baixo ruído baseado em amplificação de bombeamento através de uma cavidade óptica de baixa perda. Especificamente, uma bomba de modo longitudinal único a 1064 nm é significativamente amplificada por um fator de 36, permitindo assim uma eficiência de conversão de pico de até 22% a uma potência média intracavitária de 55 W. A potência equivalente de ruído correspondente é alcançada tão baixa quanto 0,3 fW/Hz1/2, o que indica uma melhoria de pelo menos 10 vezes em relação aos resultados anteriores. Notavelmente, o bombeamento de frequência única envolvido facilitaria a mapeamento espectral de alta fidelidade, que é particularmente atraente para espectroscopia de upconversion de MIR de alta precisão em cenários de escassez de fótons.