تقنية جديدة تسرع قياس النبضات فائقة السرعة

عندما ننظر إلى كائن بأعيننا أو بالكاميرا ، يمكننا تلقائيًا جمع عدد كافٍ من وحدات البكسل من الضوء بأطوال موجية مرئية للحصول على صورة واضحة لما نراه.

ومع ذلك ، لتصور كائن أو ظاهرة كمومية حيث تكون الإضاءة ضعيفة ، أو تنبعث من الأشعة تحت الحمراء غير المرئية أو الأشعة تحت الحمراء البعيدة ، يحتاج العلماء إلى أدوات أكثر حساسية بكثير. على سبيل المثال ، لقد طوروا تصويرًا أحادي البكسل في المجال المكاني كوسيلة لتجميع أكبر عدد ممكن من الفوتونات وتركيبها مكانيًا على كاشف بكسل واحد ثم إنشاء صورة باستخدام خوارزميات حسابية.

وبالمثل ، في المجال الزمني ، عندما تكون إشارة فائق السرعة غير معروفة ضعيفة ، أو في الأشعة تحت الحمراء أو الأشعة تحت الحمراء البعيدة ، تقل قدرة التصوير أحادي البكسل على تصورها. استنادًا إلى الازدواجية المكانية والزمانية لنبضات الضوء ، طور باحثو جامعة روتشستر تقنية تصوير أحادية البكسل في مجال زمني ، موصوفة في بصري، الذي يحل هذه المشكلة ، الكشف عن 5 نبضات ضوئية فائقة السرعة فيمتوجول بحجم أخذ عينات مؤقت يصل إلى 16 فيمتوثانية. يُظهر تشبيه المجال الزمني للتصوير أحادي البكسل مزايا مماثلة لنظرائه المكاني: كفاءة قياس جيدة ، وحساسية عالية ، وقوة ضد التشوهات الزمنية والتوافق عند أطوال موجية متعددة.

يقول المؤلف الرئيسي Jiapeng Zhao ، طالب دكتوراه في البصريات في جامعة روتشستر ، إن التطبيقات المحتملة تشمل أداة قياس طيفية عالية الدقة ، أثبتت أنها تحقق دقة تصل إلى 97.5 بالمائة في تحديد العينات باستخدام شبكة عصبية تلافيفية بهذه التقنية.

يمكن أيضًا دمج هذه التقنية مع التصوير أحادي البكسل لإنشاء نظام تصوير حسابي فائق الطيف ، كما يقول تشاو ، الذي يعمل في مجموعة أبحاث روتشستر التابعة لروبرت بويد ، أستاذ البصريات. يمكن للنظام تسريع اكتشاف الصور وتحليلها بشكل كبير في نطاقات تردد واسعة. قد يكون هذا مفيدًا بشكل خاص للتطبيقات الطبية ، حيث يمكن أن يشير اكتشاف الضوء غير المرئي المنبعث من الأنسجة البشرية بأطوال موجية مختلفة إلى اضطرابات مثل ارتفاع ضغط الدم.

يقول تشاو: “من خلال اقتران أسلوبنا بالتصوير أحادي البكسل في المجال المكاني ، يمكننا الحصول على صورة فائقة الطيف في غضون ثوانٍ قليلة. وهذا أسرع بكثير مما فعله الناس من قبل”.

ومن بين المؤلفين المشاركين الآخرين بويد وشي تشينج زانج في روتشستر ، وجيانمينغ داي في جامعة تيانجين ، وبوريس برافرمان في جامعة أوتاوا.

تم دعم هذا المشروع بتمويل من مكتب البحوث البحرية والمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين والبرنامج الوطني للبحث والتطوير في الصين.

مصدر القصة:

المواد المقدمة من جامعة روتشستر. ملاحظة: يمكن تعديل المحتوى حسب النمط والطول.

التعليقات

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *