Открыт новый способ видеть сквозь преграды. Он позволяет добиться субмиллиметровой точности.
Это может помочь, например, в медицине: под кожей или костью можно разглядеть самые крошечные капилляры. Или выявить дефекты в механизмах почти любого размера.
Технологии NLoS (Non Line-of-Sight Imaging) позволяют наблюдать объекты, находящиеся вне прямой видимости. Если осветить пространство коротким лазерным импульсом, а затем с большой точностью зафиксировать, когда и откуда вернётся отражённый свет, можно будет построить детальное голографическое изображение предмета, который находится за поворотом дороги или за рассеивающей средой вроде тумана. Выделяют две разновидности методов NLoS: основанные на конечности скорости света ToF (Time of Flight) и на пространственных корреляциях в рассеянном свете ME (Memory Effect).
ToF-методы напоминают работу обычного сканера: модулируемый по времени луч лазера последовательно освещает несколько точек в пространстве (так называемых виртуальных источников и виртуальных детекторов) на промежуточной поверхности, такой как стена или пол. Недостаток этой технологии — необходимость большой наблюдаемой области (около 1×1 м) и низкое угловое разрешение (порядка 1 см на расстоянии 1 м).
ME-методы используют пространственные или угловые корреляции рассеянного света. Эта технология обеспечивает самое высокое угловое разрешение (менее 100 мкм на расстоянии 1 м) и не требует большой наблюдаемой области, но имеет очень узкое поле зрения (менее 2°). Ограничен и максимальный размер изучаемых объектов.
Американские учёные из Северо-Западного и Южного методистского университетов предложили новый метод, объединивший в себе лучшие черты существующих: ему достаточно небольшой наблюдаемой области, он обеспечивает почти полусферическое поле зрения и высокое угловое разрешение, а на одно измерение уходит всего несколько десятков миллисекунд, что делает возможной съёмку видео. Новый подход получил название голографии с синтетической длиной волны (SWH).
Лазерная установка испускает два импульса с близкими длинами волн (например, 690,00 и 690,23 нм). Они проходят почти одинаковыми путями, при этом сохраняя информацию о фазе. Учёные показали, что эти два лазерных импульса эквивалентны синтетической волне, имеющей намного большую длину (порядка 1 мм). Если совместить фазовые карты импульсов при помощи компьютера, получится комплекснозначная голограмма скрытого объекта на синтетической длине волны. А по ней можно восстановить информацию о форме этого объекта.
У голографии с синтетической длиной волны наверняка найдётся немало применений. Дефектоскопистам она позволит заглянуть внутрь работающих машин, чтобы увидеть проблемы, которые не проявляют себя в статике. Для врачей она способна стать альтернативой рентгенографии и томографии — скажем, можно будет визуализировать сосуды мозга прямо сквозь кости черепа. Причём технология SWH универсальна и работает не только для оптического излучения. Её можно применить и к радиоволнам, и к акустическим колебаниям, а значит — делать новые открытия в космосе и под водой.
Это может помочь, например, в медицине: под кожей или костью можно разглядеть самые крошечные капилляры. Или выявить дефекты в механизмах почти любого размера.
Технологии NLoS (Non Line-of-Sight Imaging) позволяют наблюдать объекты, находящиеся вне прямой видимости. Если осветить пространство коротким лазерным импульсом, а затем с большой точностью зафиксировать, когда и откуда вернётся отражённый свет, можно будет построить детальное голографическое изображение предмета, который находится за поворотом дороги или за рассеивающей средой вроде тумана. Выделяют две разновидности методов NLoS: основанные на конечности скорости света ToF (Time of Flight) и на пространственных корреляциях в рассеянном свете ME (Memory Effect).
ToF-методы напоминают работу обычного сканера: модулируемый по времени луч лазера последовательно освещает несколько точек в пространстве (так называемых виртуальных источников и виртуальных детекторов) на промежуточной поверхности, такой как стена или пол. Недостаток этой технологии — необходимость большой наблюдаемой области (около 1×1 м) и низкое угловое разрешение (порядка 1 см на расстоянии 1 м).
ME-методы используют пространственные или угловые корреляции рассеянного света. Эта технология обеспечивает самое высокое угловое разрешение (менее 100 мкм на расстоянии 1 м) и не требует большой наблюдаемой области, но имеет очень узкое поле зрения (менее 2°). Ограничен и максимальный размер изучаемых объектов.
Американские учёные из Северо-Западного и Южного методистского университетов предложили новый метод, объединивший в себе лучшие черты существующих: ему достаточно небольшой наблюдаемой области, он обеспечивает почти полусферическое поле зрения и высокое угловое разрешение, а на одно измерение уходит всего несколько десятков миллисекунд, что делает возможной съёмку видео. Новый подход получил название голографии с синтетической длиной волны (SWH).
Лазерная установка испускает два импульса с близкими длинами волн (например, 690,00 и 690,23 нм). Они проходят почти одинаковыми путями, при этом сохраняя информацию о фазе. Учёные показали, что эти два лазерных импульса эквивалентны синтетической волне, имеющей намного большую длину (порядка 1 мм). Если совместить фазовые карты импульсов при помощи компьютера, получится комплекснозначная голограмма скрытого объекта на синтетической длине волны. А по ней можно восстановить информацию о форме этого объекта.
У голографии с синтетической длиной волны наверняка найдётся немало применений. Дефектоскопистам она позволит заглянуть внутрь работающих машин, чтобы увидеть проблемы, которые не проявляют себя в статике. Для врачей она способна стать альтернативой рентгенографии и томографии — скажем, можно будет визуализировать сосуды мозга прямо сквозь кости черепа. Причём технология SWH универсальна и работает не только для оптического излучения. Её можно применить и к радиоволнам, и к акустическим колебаниям, а значит — делать новые открытия в космосе и под водой.