211service.com
Rubidium-detektor konverterer infrarøde billeder direkte til synligt lys
Den teknologi, der gør infrarøde kameraer mulige, er sensorer, der genererer en strøm, når de rammes af infrarøde fotoner. En række af disse sensorer kan derefter bruges til at genskabe et billede.
Men der er et problem. Infrarøde detektorer er notorisk ineffektive. Ved længere bølgelængder er de oversvømmet af støj og skal derfor afkøles, ofte med flydende nitrogen. Det gør dem komplekse, sarte og dyre i drift.
Derimod er sensorer til synligt lys effektive, robuste og billige. Så en oplagt løsning er at finde en måde at konvertere infrarøde fotoner til synlige, så et billede kan laves ved hjælp af en konventionel matrix af pixels.
Det er lettere sagt end gjort. Processen med at opkonvertere infrarøde fotoner er ikke ligetil og er afhængig af højeffektlasere og eksotiske ikke-lineære krystaller. Hvordan dette kunne omdannes til en praktisk enhed, der ville overgå nutidens infrarøde kameraer, er ikke klart, om det overhovedet er muligt.
I dag har Dong-Sheng Ding og venner ved University of Science and Technology of China i Hefei perfektioneret en anden teknik, der kunne ændre dette.
Disse fyre bruger en proces kendt som fire-bølge-blanding, hvor interaktionen af tre forskellige bølgelængder i visse medier producerer en fjerde bølgelængde. Dette gøres normalt i ikke-lineære krystaller ved hjælp af højeffektlasere.
Tricket, disse fyre har trukket ud, er at opnå dette i en lille beholder med rubidiumgas ved hjælp af to almindelige diodelasere. Tanken er, at laserne exciterer visse elektroniske tilstande i rubidium-atomerne. Disse tilstande er valgt således, at atomerne udsender synligt lys, når de slapper af.
Men systemet er sat op, så tilføjelsen af lidt ekstra infrarødt lys udløser synligt rødt lys.
Det er let at se, at når dette infrarøde lys kommer fra et eksternt landskab, er resultatet en synlig lyskopi af scenen, som kan opfanges af en konventionel pixel-array.
Ding og co har testet deres idé ved at lave billeder af et sæt tal skabt ved at sende infrarødt lys gennem en maske. På billedet ovenfor er de opkonverterede billeder på nederste række.
Teknikken har helt klart nogle begrænsninger, ikke mindst det fald i opløsning, som denne proces forårsager. Det er i høj grad på grund af bevægelsen af rubidium-atomer i gassen, som skal opvarmes til 140 grader C.
Ikke desto mindre har teknikken et åbenlyst potentiale. Det er relativt enkelt at konstruere en celle af varm rubidiumgas, og de lasere, de bruger, er relativt nemme at håndtere. Vores eksperimentelle opsætning er meget enkel, siger de.
Det er klart, at dette vil vække interessen hos en række forskellige grupper. Vi mener, at vores forskningsresultater ville være meget nyttige inden for forskningsområder inden for astrofysik, nattesynsteknologi, kemisk sansning, kvantekommunikation og så videre, siger de.
Af disse vil militære interessenter have de dybeste lommer. Det eneste spørgsmål er, hvor hurtigt det kan studeres mere detaljeret.
Ref: arxiv.org/abs/1203.6132 : Eksperimentel opkonvertering af billeder