Il cuore della tecnologia NLIR è il modulo di conversione della lunghezza d'onda che converte le lunghezze d'onda del medio infrarosso in quelle del vicino visibile, consentendo l'uso di rivelatori Si e GaAs.
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Le lunghezze d'onda accettate sono comprese nella larghezza di banda 1,9 - 5,3 µm e vengono convertite nella larghezza di banda 682 nm - 886 nm da un laser ad alta potenza da 1064 nm all'interno di un cristallo LiNbO3. Solo la componente di polarizzazione verticale viene upconvertita, il che può ridurre la quantità di segnale convertito, ma di conseguenza riduce a metà il rumore convertito. Dopo la conversione, un efficiente filtraggio spettrale al di sotto dei 695 nm e al di sopra degli 886 nm elimina il rumore residuo.
La dimensione della larghezza di banda in un modulo di upconversion ha un impatto significativo sull'efficienza della conversione dei fotoni. Per le larghezze di banda più piccole, di circa 50 nm, l'efficienza di conversione può raggiungere lo 0,1, consentendo misure estremamente sensibili. Nel frattempo, una conversione simultanea più ampia, come quella da 3,3 µm a 5,3 µm, comporta un'efficienza di conversione di circa 0,005, e una conversione ancora più ampia da 1,9 µm a 5,3 µm ha un'efficienza di conversione di 0,0005. La combinazione ideale di larghezza di banda ed efficienza di conversione varia a seconda di molti fattori, ma anche le efficienze di conversione più basse offrono nuove possibilità di misurazione, in particolare nelle applicazioni spettroscopiche. Efficienze di conversione più elevate, abbinate al giusto rivelatore di luce visibile, possono fornire alcuni dei metodi di misura a infrarossi più veloci e sensibili disponibili.
Il passaggio alle lunghezze d'onda del vicino visibile offre ulteriori vantaggi rispetto a una minore potenza equivalente al rumore.
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