Revolucionando a imagem por meio de uma fibra a³ptica da largura de um cabelo humano
Em um novo artigo publicado hoje na revista Science , a equipe descreve como eles foram capazes de criar imagens de vadeo a partir de uma única fibra a³ptica multimodo usando um processo conhecido como imagem 3D de tempo de voo.
Crédito: Universidade de Glasgow
Uma nova técnica de imagem, permitindo imagens 3D em taxas de vadeo por meio de uma fibra da largura de um cabelo humano, poderia transformar a imagem para uma ampla gama de aplicações em inspeção industrial e monitoramento ambiental. A longo prazo, a técnica poderia ser desenvolvida para aplicações em imagens médicas.
O sistema foi desenvolvido por uma equipe internacional de cientistas liderada pelo Grupo de a“ptica da Universidade de Glasgow. Em um novo artigo publicado hoje na revista Science , a equipe descreve como eles foram capazes de criar imagens de vadeo a partir de uma única fibra a³ptica multimodo usando um processo conhecido como imagem 3D de tempo de voo.
O professor Miles Padgett, professor de pesquisa da Royal Society na Universidade de Glasgow e investigador principal da QuantIC, o UK Hub for Quantum Enhanced Imaging, disse: "Em aplicações como endoscopia e boroscopia, a imagem étradicionalmente obtida usando um feixe de fibras a³pticas, uma fibra para cada pixel na imagem, resultando em dispositivos da espessura de um dedo.
“Como alternativa, estamos desenvolvendo uma nova técnica de imagem por meio de uma única fibra da largura de um cabelo humano. Nossa ambição écriar uma nova geração de dispositivos de imagem de fibra única que possam produzir imagens 3D de cenas remotas.
"Ao lado de nossos colaboradores, temos o prazer de publicar nossas pesquisas mais recentes na revista Science e esperamos que esta exposição gere novas conexões, destacando possaveis usuários finais da tecnologia que estamos desenvolvendo."
Normalmente, quando a luz brilha atravanãs de uma única fibra a³ptica, o crosstalk entre os modos embaralha a luz para tornar a imagem irreconhecavel.
Crédito: Universidade de Glasgow
Para resolver isso, a equipe usa técnicas avana§adas de modelagem de feixe para padronizar a luz laser de entrada para a fibra para criar um aºnico ponto na saada. Esse ponto de luz então varre a cena e o sistema mede a intensidade da luz retroespalhada em outra fibra - dando o brilho de cada pixel na imagem.
Usando um laser pulsado, eles também medem o tempo de va´o da luz e, portanto, o alcance de cada pixel na imagem. Essas imagens 3D podem ser gravadas a distâncias de algumas dezenas de milametros a vários metros de distância da extremidade da fibra com resolução de distância milimanãtrica e taxas de quadros altas o suficiente para perceber o movimento pra³ximo a qualidade de vadeo.
O prota³tipo do sistema fornece imagens por meio de uma fibra a³ptica de 40 cm a 5 Hz, cada quadro contendo atéaproximadamente 4.000 recursos resolvaveis de forma independente, com uma resolução de profundidade de ∼5 mm.
Atualmente a fibra multimodo deve permanecer em uma posição fixa após a calibração. Pesquisas futuras procurara£o reduzir o tempo de calibração e gerenciar a natureza dina¢mica das fibras de dobra. O objetivo da equipe étrabalhar com a indústria para desenvolver essa pesquisa que muda o mundo em tecnologia funcional nos pra³ximos 10 anos.
O projeto éuma colaboração entre fasicos da Universidade de Glasgow, da Universidade de Exeter, do Centro Fraunhofer de Fota´nica Aplicada de Glasgow, do Instituto Leibniz de Tecnologia Fota´nica da Alemanha e da Universidade de Tecnologia de Brno, República Tcheca.
O artigo, intitulado "Time-of-flight 3D imaging through multimode a³pticas", foi publicado na Science .