Ваш зір може бути достатньо добрим, щоб впевнено прочитати крихітний текст в окуліста з відстані кількох метрів. Але вас залишив у повітрі новий пристрій, нещодавно продемонстрований дослідниками, який зміг сканувати крихітні окремі символи тексту з відстані 1,36 кілометра (близько 0,85 милі).
Інтерферометрія інтенсивності використовує інший підхід до візуалізації, ніж звичайні камери: замість того, щоб вимірювати світлові хвилі безпосередньо, ці пристрої вимірюють те, як світло відбивається та інтерферує саме з собою, а потім складають зображення з цих даних. У новому дослідженні, проведеному вченими з Китайського університету науки і технологій, було протестовано прилад, який випромінює вісім інфрачервоних лазерних променів, спрямованих у певну точку на відстані.
Потім для фіксації інтенсивності відбиттів світла було використано два телескопи. Завдяки ретельному калібруванню восьми лазерних променів, що освітлюють ціль, зображення можна реконструювати, порівнюючи варіації між показаннями двох телескопів.
«Завдяки експериментам на відкритому повітрі нам вдалося успішно отримати зображення міліметрових цілей, розташованих на відстані 1,36 км, досягнувши підвищення роздільної здатності приблизно в 14 разів порівняно з дифракційною межею одного телескопа», – пишуть дослідники у своїй опублікованій статті.
Такі далекобійні камери використовуються скрізь, від космічних телескопів до дистанційних датчиків, а метод, який використовується тут, може впоратися з атмосферною турбулентністю та краще впоратися з недоліками в налаштуванні камери. Завдяки установці, описаній у їхньому новому дослідженні, дослідники змогли точно зчитувати літери з роздільною здатністю 3 мм. Використання лише одного з телескопів, розміщених тут окремо, на тій самій відстані, призвело б до роздільної здатності 42 мм. Це значне покращення, яке демонструє потенціал інтерферометрії інтенсивності.
Спочатку цю технологію використовували в космічних обсерваторіях, а тепер ми бачимо, як її використовують у різних сферах на Землі, зокрема в передових фізичних експериментах. Раніше цей підхід використовувався для виявлення дуже яскравих далеких зірок або ближчих об’єктів, освітлених близьким джерелом, тому це нова розробка.
«Застосування інтерферометрії активної інтенсивності з довгою базою є перспективним для розвитку оптичної візуалізації та зондування високої роздільної здатності», пишуть дослідники.
Те, як фотони світла збираються разом і можуть бути інтерпретовані за допомогою цієї технології, насправді є квантовим ефектом, який не можна передбачити звичайною фізикою, і це одна з ключових частин високої роздільної здатності тут. За словами дослідників, можливі подальші вдосконалення в управлінні інфрачервоними лазерними променями. Також є можливість додавання алгоритмів штучного інтелекту до системи для точнішої інтерпретації певного тексту та фігур.
«Нова робота являє собою значний технічний прогрес у візуалізації віддалених об’єктів, які не випромінюють власного світла», – розповіла Майклу Ширберу в журналі Physics Magazine дослідниця оптики Шаур’я Аарав з Університету Сорбонни у Франції, яка не брала участі в дослідженні.