Du er hovedpersonen i en thriller. En morgen siger en ukendt opkalder med en forvrænget stemme, “For at redde din by skal du løse puslespillet. Gå til koordinaterne. X markerer ledetråden.” Du skynder dig til stedet og ser en X på et fjernt billboard, for langt til at læse. Din vision er skarp, men ikke så skarp. Så hvad laver du? En ny laseremitter designet af et team af forskere fra Kina kunne komme til redning.
Ifølge undersøgelsen offentliggjort i Fysiske gennemgangsbreveden udviklede opsætning inkluderer flere laseremittere, der muliggør billeddannelse af superopløsning af mål så små som millimeter i skala fra en 1,36 kilometer (0,85 miles) afstand i et udendørs bymiljø. Enheden består med succes bogstavformede fysiske mål, der måler 8 × 9 mm, med bogstavbredder på 1,5 mm, placeret i den yderste ende af dets billeddannelsesområde.
Interferometri er en meget anvendt billeddannelsesteknik i astronomi, der fungerer ved at fusionere lys fra forskellige kilder for at skabe et interferensmønster. Disse interferensmønstre dannes, når lette bølger interagerer for enten at forstærke eller annullere hinanden afhængigt af deres faseforskelle. Disse mønstre bærer detaljerede oplysninger om objektet eller fænomenet, der studeres.
Intensitetsinterferometri er på den anden side ikke afhængig af at kombinere lysamplituder eller opretholdelse af faseinformation, men på lys fra en enkelt kilde måles separat med to detektorer eller teleskoper, og variationerne i deres registrerede intensiteter sammenlignes.
At studere intensitetssvingninger, korrelationer og deres ændringer med afstanden mellem detektorerne kan hjælpe med at udtrække rumlige detaljer om det objekt, der studeres.
Hvad får intensitetsinterferometri til at skille sig ud? Det kan skære gennem atmosfærisk turbulens og ignorere mangler i teleskopoptik-hvilket gør det ideelt til langdistance-billeddannelse i høj opløsning. Alligevel har dens applikationer for det meste været begrænset til at observere lyse stjerner eller genstande, der kan tændes med nærliggende lyskilder.
Forskere har forsøgt at udvide sit omfang til aktive billeddannelsesapplikationer såsom lysdetektion og lige og LiDAR, men manglen på passende termiske lyskilder og robuste billedopbygningsalgoritmer gør processen udfordrende.
For at overvinde disse problemer skabte forskerne en intensitetsinterferometeropsætning med pseudotermisk belysning opnået ved at overlejre lys fra 8-fase-uafhængige flere laseremittere. Denne opsætning omfattede to teleskoper og et infrarødt lasersystem på en delt optisk bænk.
Lasersystemet producerede termisk belysning og rekonstruerede sparsomme, støjende data blev indsamlet til et højopløsningsbillede ved hjælp af en beregningsalgoritme.
For at teste enhedens superopløsningsfunktioner blev bogstaverne “USTC” udformet af udhulede sorte aluminiumsark, som derefter blev dækket i retroreflektiv ark og brugt som et komplekst billeddannelsesmål placeret over en kilometer væk.
Ved hjælp af det designede aktive intensitetsinterferometer demonstrerede forskerne med succes superopløsningsafbildning af millimeterskala-mål i en afstand af 1,36 km i et udendørs bymiljø. Billeddannelsessystemet opnåede en opløsning på 3 mm, hvilket er 14 gange højere end diffraktionsgrænsen for et enkelt teleskop, typisk omkring 42,5 mm.
Når den først er skaleret til brug ud over laboratoriet, kunne denne enhed markant fremskynde fremskridtene i langvarig fjernbetjening af fjernfølelse, overvågning og ikke-invasiv billeddannelse i udfordrende miljøer.