В США стартовала разработка инфракрасных датчиков с однофотонной чувствительностью — это изменит мир видеонаблюдения и не только

Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) запустило пятилетнюю программу разработки революционных инфракрасных датчиков. Датчики нового поколения должны обладать однофотонной чувствительностью и при этом быть компактными и работать при комнатных температурах. В полном объёме сферу применения подобных систем даже невозможно представить, но это точно изменит видеонаблюдение, медицину и многое другое.

Источник изображения: DARPA

Современные датчики с однофотонной чувствительностью необходимо охлаждать до криогенных температур и это на фоне того, что они громоздки и требуют мощных источников питания. Программа DARPA OpTIm (Оптомеханическое тепловидение, англ. Optomechanical Thermal Imaging) предполагает открытия на стыке ряда фундаментальных наук в физике материалов, фотоники и метрологии, а также материаловедении. Подчеркнём, DARPA ожидает революции, а не эволюции.

«Мы не стремимся просто дополнить существующие способы обнаружения ИК-излучения эволюционными улучшениями в считывании сигнала, подавлении шума или спектральной селективности. Что делает эту программу интересной с научной и прикладной точек зрения, так это то, что OpTIm стремится объединить инновационные решения на стыке оптомеханики, физики материалов, фотоники и метрологии, чтобы по-новому взглянуть на старую проблему», — заявляют в DARPA.

Если добиться квантовой чувствительности для работающих при комнатной температуре датчиков ИК нового поколения, можно будет изменить системы наблюдения за полем боя, ночное зрение и наземную и космическую визуализацию. Это также позволит реализовать множество коммерческих применений от инфракрасной спектроскопии для неинвазивной диагностики рака до высокоточного и мгновенного обнаружение патогенов в дыхании человека или в воздухе, а также обеспечить выявление угроз для сельского хозяйства.

Программа DARPA OpTIm рассчитана на 5 лет (60 месяцев) и разбита на две 30-месячные фазы. Предполагается, что исследовательская работа будет вестись по трём основным направлениям, точнее, она основана на сочетании трёх выбранных направлений. Во-первых, это разработка оптомеханических резонаторов, которые обеспечат сверхчувствительную платформу с высокой изолированностью. Во-вторых, должны быть созданы полностью оптические детекторы для обнаружения сигналов на квантовом уровне с малыми шумами. В-третьих, необходимы метаматериалы со спектрально селективным «сделанным на заказ» ИК-поглощением, что позволит чрезвычайно точно обнаруживать нужные длины волн.

«Если исследователи смогут выполнить параметры программы, мы обеспечим возможность ИК-детектирования с улучшенными на порядки чувствительностью, спектральным контролем и временем отклика по сравнению с существующими ИК-устройствами, работающими при комнатной температуре», — сказал Мукунд Венгалатторе (Mukund Vengalattore), руководитель программы OpTIm в Управлении оборонных наук DARPA.