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捕捉不可见的东西

2022-07-08一剪梅

青少年科技博览(中学版) 2022年5期
关键词:光波高分辨率屏障

一剪梅

美国西北大学的研究人员发明了一种新的高分辨率相机——新型全息照相机,能高精度地捕捉不可见的东西。

在谈到研究思路时,研究人员说:“如果用手电筒照射自己的手,你会发现,看到的是另一边有一个亮点,但是理论上,你应该看见的是手部骨骼的阴影。之所以发生现在的情况,是因为照到骨骼的光线被分散到各个方向,完全模糊了。如果能够‘捕获’这些散射的光,是否就可以重建物體的三维形状呢?”

2021年底,研究人员发现了一种叫作合成波长全息术的新方法,通过将相干光间接散射到隐藏物体上,然后接收这些散射的光,再利用算法重构这些散射的光信号就可以重建被投射物体的三维结构。这一技术的关键是拦截散射的光,但是没有什么比光速更快,所以如果想测量光的传播时间,就需要拦截速度更快的探测器。

为了解决这一问题,研究人员合并了来自两个激光器的光波,以产生一种合成光波,这种合成光波可以在不同的散射场景下专门定制全息成像。

因为光是直线传播的,所以必须有一个不透明的屏障(如墙、树木),方能帮助新设备看到拐弯处。工作时,光线从传感器发出,经屏障反射到拐弯处的物体,然后光线反射回屏障,最终返回到传感器。

这项技术在非侵入性医学成像、汽车预警导航系统和密闭空间的工业检查方面具有很大的应用潜力,比如,如果在拐弯处能够发现视线之外的车辆,就可以避免事故的发生。这项技术在夜间和大雾天气条件下工作,效果可能会更好。高分辨率技术可以取代或补充医学和工业成像的内窥镜。例如,合成波长全息术可以用来观察肠道内的褶皱,而不再需要借助柔性摄像机来进行体内结肠镜检查。

虽然这项技术目前还处于雏形阶段,但是研究人员相信它的应用前景会是广阔的。

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