Испытан новый способ конверсии инфракрасной картинки в видимую

Сверху вниз: прямой снимок маски для ИК-лучей, сигнал, прошедший через рабочую ячейку, и изображение, конвертированное ею в видимое (фото Dong-Sheng Ding et al.).

Смешивание волн в атомарном паре может показаться слишком сложным процессом для массового воспроизведения, но изобретатели считают иначе: метод ещё нуждается в доводке, однако, мол, у него хорошие перспективы в промышленности и науке.

Авторы эксперимента отмечают, что существующие ИК-датчики или недостаточно чувствительны, или обладают довольно узким диапазоном улавливаемых длин волн, или наделены малым разрешением, а если обходят все эти проблемы, то нуждаются в охлаждении до низких температур (в противном случае полезный сигнал забивается шумами).

С другой стороны, обычные матрицы для поимки видимого света производятся в огромных количествах, они надёжны и дёшевы. Потому заманчивым выглядит создание инфракрасных приборов ночного видения или ИК-видеокамер, использующих такие простые матрицы и некое устройство, которое могло бы с хорошей эффективностью превращать тепловые фотоны в фотоны видимого диапазона.

Именно такой преобразователь и испытала группа физиков из Китайского университета науки и технологий (USTC). В их опытной установке использовано явление четырёхволнового смешивания (four-wave mixing). Это взаимодействие между несколькими волнами в нелинейной среде, приводящее к появлению излучения на новой частоте (его, к примеру, использовал экспериментальный усилитель света на микрочипе).

Обычно такие опыты проводятся с нелинейными кристаллами и лазерами относительно высокой мощности. Физики из Поднебесной выбрали совсем иной подход.

Схема установки (справа) и прыжки рубидия между основным, средним и верхним энергетическими уровнями (слева). Расшифровки и пояснения — в тексте (иллюстрация Dong-Sheng Ding et al.).

Сердце китайской установки – пятисантиметровый контейнер с газом рубидия (Rb85), нагретым до 140 градусов Цельсия. В него с разных сторон подаются два различных по частоте луча накачки от обычных маломощных диодных лазеров (Pump 1, 2 на схеме вверху), а также луч, несущий полезный инфракрасный сигнал.

Последний был получен при пропускании инфракрасных волн через трафарет с вырезанными цифрами 0, 2, 3, 4, 5 и 6. Сигнал этот проходил через линзу и фокусировался на ячейке с газом.

Лазеры накачки переводили атомы рубидия в возбуждённое состояние, при этом частоты были подобраны так, что при возвращении атомов «вниз» излучался видимый (красный) свет, рассказывает Technology Review. Но для запуска процесса требовалось дополнительное воздействие ИК-излучения, как раз от полезного сигнала.

В результате такого взаимодействия ячейка выдавала копию инфракрасной сцены, но уже в видимом диапазоне. Этот свет, происходящий от смешивания волн (FWM light на схеме), после фокусировки с помощью оптики снимала самая обычная ПЗС-матрица (CCD).

Как можно увидеть на фото под заголовком, восстановленное изображение получается не столь резким, как инфракрасный оригинал. И ведь даже такую чёткость удалось получить только после подбора ряда параметров ячейки. Это размытие происходит из-за быстрого движения атомов рубидия.

Но зато, полагают новаторы, данный метод конверсии ИК-лучей очень прост, не требует сложных или дорогих материалов и оборудования, а потому перспективен для дальнейшего исследования и улучшения. (Подробности эксперимента можно найти в статье, размещённой на arXiv.org.)



Немцы сняли самый быстрый фильм в истории

27 января 2012

Учёные впервые сделали объект невидимым со всех сторон

26 января 2012

Учёные охладили полупроводник светом

23 января 2012

Учёные создали камеру с частотой триллион кадров в секунду

15 декабря 2011

Физики спрятали танк в углеродных нанотрубках

23 ноября 2011
  • Сергей Асташкин  30 марта, 20:20
    -- Можно подвесить атомы ..
    ОтветитьНравится
  • Михаил Зиньков  31 марта, 17:08
    Если не секрет, за что их подвесить?
    Ой! Этож больно!
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  31 марта, 17:12
    -- а как они в том устойстве «висят»
    ОтветитьНравится
  • Михаил Зиньков  31 марта, 17:20
    Так там говорят, что оне не висят, а находятся в возбужденном (?) состоянии. Стоят чтоли? ;-)
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  1 апреля, 11:08
    -- Там они как газ при низком давлении .. р -давление рубидия при такой температуре ,наверное , где-то 10-1 Па ..
    ОтветитьНравится
  • Сейчас инфракрасные камеры стоят до миллиона рублей! Может благодаря этому методу подешевеют хотя бы любительские девайсы.
    ОтветитьНравится
  • Михаил Зиньков  31 марта, 17:11
    Пока инфракрасные матрицы не начнут выпускать миллионными тиражами они не подешевеют. И если их не выпускают, значит никому это не надо, а военным на цену плевать и даже наоборот чем дороже тем круче армия ... с виду.
    ОтветитьНравится
  • Михаил Тоцких  2 апреля, 14:08
    Щас есть возможность, на многих из серийных зеркалок менять матрицы на ИК... цена вопроса 2-3 сотни баксов. В итоге и фото и hd-видео. Щас пруфы поищу.
    ОтветитьНравится
  • Игорь Черток  30 марта, 22:19
    Леонид, похоже, Вы потеряли вступительный абзац.
    ОтветитьНравится
  • Сергей Запрягаев  30 марта, 23:00
    Интересно, какова же всё-таки оказалась эффективность продемонстрированного метода?
    В 40-х годах, если мне не изменяет память, просто фокусировали излучение на тонкую масляную плёнку, которая от нагрева изменяла толщину и по-разному рассеивала видимый свет, отражавшийся от неё — видимо, это наиболее простой способ визуализации ИК-излучения для любителей, не желающих связываться с болометрическими матрицами.
    ОтветитьНравится
  • Сергей Скалба  31 марта, 00:00
    Принцип действия немного напоминает приемник-сверхрегенератор.
    ОтветитьНравится
  • Дмитрий Рудый  31 марта, 01:27
    «переводили атомы рубидия в возбуждённое состояние»

    т.е. он горел?

    ОтветитьНравится
  • Дмитрий Гненный  31 марта, 14:59
    весь пылал:)
    ОтветитьНравится
  • Виталий Кулаков  31 марта, 05:49
    Жаль, что нет видеодемонстрации эксперимента.
    ОтветитьНравится
  • Василий Коровин  31 марта, 08:08
    Отличная новость. Ррубидия полно в крратере Рричи.
    ОтветитьНравится
  • Сергей А  2 апреля, 06:30
    теперь понятно почему у Терминатора глаз красным светился
    ОтветитьНравится
  • Shamil Dzhanbolatov  30 апреля, 00:53
    Предлагаю игнорировать старперов коммунистов-атеистов хающих запад, но почти все поголовно сидящих там, которые здесь только для того, чтобы найти дурачка-спонсора, чтобы идеть на его шее. Таких старперов как Вреж, Иерархов, Коганицкий, Асташкин и т.п. Превратили славный современный сайт с новостями науки с Запада в клуб вспоминателей СССР и врагов США.
    ОтветитьНравится
  • Константин Верехин  9 января, 11:21
    Полезный сайт о путешествиях http://profi-rosnou.ru/ записки мечтателя
    ОтветитьНравится