Новая методика измерения скорости сверхбыстрых импульсов

Когда мы смотрим на объект глазами или камерой, мы можем автоматически собрать достаточно пикселей света с видимыми длинами волн, чтобы получить четкое изображение того, что мы видим.


Однако для визуализации квантового объекта или явления там, где слабое или исходит от невидимых инфракрасных или дальних инфракрасных волн, ученым нужны гораздо более чувствительные инструменты. Например, они разработали однопиксельное изображение в пространственной области как способ упаковать и пространственно структурировать как можно больше фотонов на однопиксельном детекторе, а затем создать изображение с помощью вычислительных алгоритмов.

Точно так же во временной области, когда неизвестный сверхбыстрый сигнал является либо слабым, либо в инфракрасном или дальнем инфракрасном диапазоне длин волн, способность визуализации одного пикселя его визуализировать снижается. Основываясь на пространственно-временной двойственности световых импульсов, исследователи из Университета Рочестера разработали метод построения однопиксельных изображений во временной области, описанный в ОПТИЧЕСКИЙ, который решает эту проблему, обнаруживая 5 фемтоджоульных сверхбыстрых световых импульсов с временным размером дискретизации до 16 фемтосекунд. Эта аналогия во временной области однопиксельного изображения демонстрирует те же преимущества, что и его пространственные аналоги: хорошая эффективность измерения, высокая чувствительность, к временным искажениям и совместимость на нескольких длинах волн.

Ведущий автор Цзяпэн Чжао, аспирант по оптике из Университета Рочестера, говорит, что возможные приложения включают высокоточный спектрографический инструмент, демонстрирующий достижение 97,5-процентной точности при идентификации образцов с использованием сверточной нейронной сети с этим методом.

По словам Чжао, работающего в Рочестерской исследовательской группе профессора оптики Роберта Бойда, эту технику также можно комбинировать с однопиксельной визуализацией для создания вычислительной системы гиперспектральной визуализации. Система может значительно ускорить обнаружение и анализ изображений в широких частотных диапазонах. Это может быть особенно полезно для медицинских приложений, где обнаружение невидимого света, излучаемого тканями человека на разных длинах волн, может указывать на такие нарушения, как высокое кровяное давление.

«Объединив нашу технику с получением однопиксельных изображений в пространственной области, мы можем получить хорошее гиперспектральное изображение в течение нескольких секунд. Это намного быстрее, чем то, что люди делали раньше», – говорит Чжао.

Среди других соавторов – Бойд и Си-Ченг Чжан из Рочестера, Цзяньмин Дай из Тяньцзиньского университета и Борис Браверман из Оттавского университета.

Этот проект был поддержан при финансовой поддержке Управления военно-морских исследований, Национального фонда естественных наук Китая и Национальной программы ключевых исследований и разработок Китая.

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments