P9 - Miniaturisiertes Quantenlichtmodul zur Mikroplastikdetektion
- Event
- iCCC2026 - iCampus Cottbus Conference
2026-05-05 - 2026-05-07
Cottbus - Band
- Poster
- Chapter
- Bio- & Umweltsensorik
- Author(s)
- K. Bodenhagen, G. Blume, A. Sahm, F. Mauerhoff, S. Ramelow, K. Paschke - FBH Ferdinand-Braun-Institut, Berlin, A. U. R. Sherwani - Humboldt-Universität zu Berlin, Berlin
- Pages
- 155 - 158
- DOI
- 10.5162/iCCC2026/P9
- ISBN
- 978-3-910600-10-2
- Price
- free
Abstract
Spektroskopie im mittleren Infrarotbereich (MIR) ist aufgrund der hohen Eindringtiefe der MIR-Strahlung ein leistungsfähiges Werkzeug zur Analyse stark streuender Materialien wie (Mikro-)Plastik. Herkömmliche MIR-Quellen und -Detektoren sind jedoch in der Regel groß, teuer und technisch sehr anspruchsvoll. Daher wurde ein quanteninterferometrischer Aufbau basierend auf spontaner parametrischer Fluoreszenz (SPDC) in einem nichtlinearen ppKTP-Kristall zur Erzeugung verschränkter NIR-MIR-Photonenpaare realisiert. Nach der Erzeugung interagiert das MIR-Photon mit der Polymerprobe, während das verschränkte NIR-Photon einen Referenzweg durchläuft und von einem herkömmlichen Spektrometer detektiert wird. Aufgrund der Quantenverschränkung können Informationen über die Wechselwirkung des MIR-Photons mit der Probe allein durch die Detektion des NIR-Photons abgeleitet werden. Diese als „sensing with undetected photons” bezeichnete Technik ermöglicht MIR-Spektroskopie ohne direkte MIR-Detektion. Durch hochpräzise Mikrointegration und einen gefalteten Strahlengang für den Referenzarm konnte der optische Aufbau miniaturisiert und auf einer Fläche von nur 75 mm x 90 mm aufgebaut werden. In dieser Konfiguration wurden Photonenraten von über 10⁹ pro Sekunde pro Watt Pumpleistung sowie eine Quanteninterferenz-Visibility von ≈ 30 % erzielt. Diese Ergebnisse unterstreichen die Eignung der entwickelten Module für mobile Anwendungen, wie etwa die vor-Ort Analyse von Mikroplastik in Abwasser, und stellen einen wichtigen Schritt in Richtung industrietauglicher Lösungen dar.