Polegało ono na konieczności stosowania drogich soczewek, co zdecydowanie utrudniało wprowadzenie takiego rozwiązania na szerszą skalę. A przecież zapotrzebowanie jest spore, wszak obrazowanie pomaga nie tylko ludziom, ale także maszynom oddelegowanym do wykrywania różnego rodzaju zagrożeń czy rozpoznawania twarzy. Zmniejszając gabaryty wspomnianych soczewek i obniżając koszty ich produkcji inżynierowie z pewnością daliby całej technologii impuls do rozwoju.
Czytaj też: Pierwsze takie obrazowanie w historii. Co dostrzegli badacze gazów szlachetnych?
Podczerwień długofalowa stanowi podzbiór pasma podczerwieni widma elektromagnetycznego i obejmuje długości fal od 8 000 do 14 000 nm. Obrazowanie metodą LWIRI pozwala natomiast na widzenie w całkowitej ciemności oraz w niesprzyjających warunkach, na przykład w środowiskach wypełnionych mgłą bądź dymem. Soczewki refrakcyjne wykorzystywane w tego typu narzędziach, choć spełniają swoją rolę, są wykonane z materiałów pokroju germanu, przez co ich koszty są wysokie.
Autorzy publikacji zamieszczonej w Nature Communications twierdzą, że udało im się znaleźć rozwiązanie tego problemu. Zaimplementowane przez nich soczewki nie tylko mają mniejsze gabaryty, ale przede wszystkim stwarzają perspektywę ograniczenia kosztów produkcji urządzeń wykorzystywanych do obrazowania metodą LWIRI. Kluczem do sukcesu jest zdaniem autorów tzw. metaoptyka.
Urządzenie wykorzystujące metodę LWIRI zaprojektowane przez naukowców z Uniwersytetu Waszyngtońskiego jest pozbawione drogiego germanu
W ramach tej dziedziny stosuje się metapowierzchnie, które są niezwykle cienkie i pozwalają na manipulowanie światłem w pożądany sposób. Mikrostruktury tworzące owe powierzchnie wprowadzają lokalne przesunięcie fazowe do przechodzącego światła i to właśnie dzięki niemu otwiera się szereg możliwości. Kluczową przewagę względem konwencjonalnie stosowanych rozwiązań stanowi fakt, iż możliwe jest osiąganie podobnej wydajności przy znacznie mniejszej grubości powierzchni.
Aby nie było zbyt pięknie, należy zwrócić uwagę na tzw. aberracje chromatyczne, które utrudniają obrazowanie otoczenia. Członkowie zespołu badawczego, będący przedstawicielami Uniwersytetu Waszyngtońskiego, szukali rozwiązań w ramach szerokopasmowej metaoptyki i chcieli zaprezentować możliwości płynące z obrazowania termowizyjnego opartego na LWIRI. Zamierzali dokonać tego nie tylko w warunkach laboratoryjnych, ale także w rzeczywistym świecie.
Czytaj też: Lasery utorują drogę do nieograniczonego źródła energii. Pierwsze efekty są już widoczne
W prowadzonych badaniach wymierną rolę odegrały modele głębokich sieci neuronowych, dzięki którym wymagane obliczenia trwały zdecydowanie krócej. Ostatecznie inżynierowie projektowali powierzchnie złożone z milionów mikroskopijnych filarów, a testy wykazały wysoką skuteczność nowego narzędzia w zakresie obrazowania. Instrumenty LWIRI pozbawione germanu wydają się więc realną opcją, która wkrótce może zostać wykorzystana w codziennym życiu.
