Improvement in active wavelength conversion to the visible of images illuminated in the SWIR by an ASE source

Abstract

We present an experimental system for active image wavelength conversion to the visible spectral region from the illumination of targets with sources in the short wavelength infrared (SWIR) spectral region centered at 1550 nm. Furthermore, a significant improvement of converted images in terms of field of view and resolution is demonstrated when an illumination source based on amplified spontaneous emission (ASE) is used instead of a laser in the proposed conversion system. The system is based on the nonlinear optical frequency mixing in a periodically poled lithium niobate (PPLN) crystal placed inside a diode-pumped Nd3+:GdVO4 laser cavity. The up-converted image falls at 631 nm in the visible region as a result of the sum frequency mixing between the laser wave at 1064 nm and the SWIR wave resulting from the illumination of targets with ASE and laser sources in the vicinity of 1550 nm. This system also presents the advantage of providing images in the spectral region where CMOS and CCD standard silicon cameras are available with useful speed, efficiency, resolution and cost features.

En este trabajo se presenta un sistema experimental para la conversión activa de longitud de onda de imágenes al visible cuando se emplean fuentes de iluminación en la región espectral infrarroja de onda corta (SWIR). Además, los resultados obtenidos mediante dicho sistema permiten demostrar que el uso de una fuente de iluminación basada en emisión espontánea amplificada (ASE) en lugar de una fuente láser proporciona mejoras significativas en términos de campo visual y resolución en la imagen convertida. El sistema está basado en la mezcla no lineal de frecuencias ópticas que se produce en un cristal de niobato de litio periódicamente polarizado (PPLN) ubicado en el interior de una cavidad láser de estado sólido de Nd3+:GdVO4 bombeada por láser de diodo. A través de un proceso de suma de frecuencias en el medio no lineal entre la onda generada en la cavidad a 1064 nm y la onda SWIR resultante de iluminar el objeto con fuentes ASE y láser en la región espectral de 1550 nm se obtiene la imagen convertida en el visible en las proximidades de 631 nm. El sistema presenta la ventaja de proporcionar directamente imágenes en la región espectral donde operan las cámaras CMOS o CCD de silicio con interesantes características de velocidad, eficiencia, resolución y coste reducido.