Группа ученых-физиков из университета Сассекса разработала и создала опытный образец первой в своем роде нелинейной камеры, способной при помощи излучения терагерцового диапазона к получению высококачественных изображений того, что находится внутри твердых непрозрачных объектов. Напомним, что терагерцовое излучение находится между микроволновым и инфракрасным диапазонами электромагнитного спектра, это излучение легко проникает сквозь твердые и непрозрачные материалы, но, в отличие от рентгеновского излучения, оно не наносит объекту никакого вреда. Поэтому терагерцовое излучение можно использовать для безопасного изучения и работы даже с самыми чувствительными и хрупкими биологическими образцами.
Изображения, получаемые при помощи терагерцовых волн, называют гиперспектральными из-за того, что в каждом пикселе этих изображений содержится своего рода “электромагнитная подпись” соответствующей точки внутри объекта. Дальнейшая обработка таких изображений позволяет “увидеть” молекулярный состав объектов и различить отдельные химические соединения.
До последнего времени камеры, способные производить гиперспектральные изображения с высокой разрешающей способностью, находились за пределами возможностей существующих технологий. Но ученые из лаборатории EPic Lab решили эту проблему, использовав точечный (однопиксельный) терагерцовый детектор. При этом, исследуемый объект просвечивается потоком терагерцового излучения, в котором заключен некий заранее заданный образ. Чередование различных образов позволяет получить серию снимков, объединение которых дает заключительное изображение объекта и его химический состав.
Существующие источники терагерцового излучения весьма слабы и это является причиной ограниченной разрешающей способности гиперспектральных камер. Эта проблема была решена в данном случае, путем использования лазера, сфокусированного на специальном материале с нелинейными оптическими свойствами, который преобразовывал видимый свет в терагерцовое излучение, придавая одновременно потоку этого излучения определенный образ.
“Для нас оказалось неожиданностью, что созданная нами камера работает лучше, чем мы ожидали. Это получилось за счет того, что мы нашли несколько путей оптимизации процесса обработки и синтеза изображений. Теперь технология такой съемки работает очень хорошо и стабильно” – рассказывает доктор Тотеро Гонгора (Dr. Totero Gongora), – “Следующим делом мы собираемся ускорить процесс синтеза конечного изображения, и если нам удастся сделать это, то новая нелинейная камера может стать основой множества практических технологий, таких, как системы безопасности, интеллектуальные датчики, системы контроля качества продукции и, естественно, медицинские диагностические устройства, способные выявлять различные заболевания еще на самых ранних стадиях”.