Abstracto
La extracción de señales con bajas tasas de conteo de fotones individuales a partir de grandes fondos representa un desafío en muchos experimentos y tecnologías ópticas. En este trabajo, demostramos un esquema de detección síncrona de fotones individuales basado en el marcado temporal continuo de fotones para mejorar la relación señal-ruido (SNR) en más de dos órdenes de magnitud. Mediante la resolución temporal de la modulación de la señal inducida por perturbaciones periódicas, se filtra el 98 % de los conteos oscuros y se identifican las contribuciones < 1 conteo/s de varios procesos no lineales diferentes. Como prueba de concepto, se utilizan mediciones Raman anti-Stokes coherentes para determinar la vida media vibracional de algunas moléculas en una nanocavidad plasmónica. Este esquema de detección puede aplicarse a todos los experimentos de conteo de fotones individuales con cualquier número de frecuencias de modulación simultáneas, aumentando considerablemente la SNR y resolviendo procesos físicos con resolución temporal de picosegundos, manteniendo al mismo tiempo una dosis de fotones baja. El paquete de instrumentación abierta que se proporciona aquí permite una implementación de bajo costo.
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