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Imágenes de luz en vuelo

Propagación de un pulso láser de 500 ps en el aire visualizada mediante una matriz de detectores de fotones individuales [ 1 ] Un vídeo que muestra una observación de luz superl...

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Propagación de un pulso láser de 500 ps en el aire visualizada mediante una matriz de detectores de fotones individuales [ 1 ]
Un vídeo que muestra una observación de luz superlumínica en vuelo capturada con una cámara SPAD de megapíxeles [ 2 ].

La obtención de imágenes de luz en vuelo es un conjunto de técnicas para visualizar la propagación de la luz a través de diferentes medios.

Historia y técnicas

La luz fue capturada por primera vez en su vuelo por Nils Abramson en 1978, [ 3 ] quien utilizó una técnica holográfica para registrar el frente de onda de un pulso que se propagaba y era dispersado por una pantalla pintada de blanco colocada en su trayectoria. Esta técnica de grabación de alta velocidad permitió la observación dinámica de fenómenos de la luz como la reflexión , la interferencia y el enfoque que normalmente se observan de forma estática. [ 4 ] [ 5 ] Más recientemente, la holografía de la luz en vuelo se ha realizado en un medio dispersivo en lugar de utilizar una pantalla reflectante. [ 6 ] [ 7 ] La ​​luz también puede capturarse en movimiento en un medio dispersivo utilizando una cámara de barrido que tiene una resolución temporal de picosegundos , eliminando así la necesidad de interferometría e iluminación coherente , pero requiriendo hardware adicional para escanear la escena bidimensional (2D), lo que aumenta el tiempo de adquisición a horas. [ 8 ] [ 9 ]

Algunas otras técnicas poseen la resolución temporal para observar la luz en movimiento mientras ilumina una escena, como los dispositivos mezcladores fotónicos basados ​​en iluminación modulada, aunque con una resolución temporal limitada a unos pocos nanosegundos . [ 10 ] Alternativamente, la imagen amplificada codificada en el tiempo puede registrar imágenes a la frecuencia de repetición de un láser aprovechando la iluminación codificada en longitud de onda de una escena y la detección amplificada a través de una fibra dispersiva , aunque con una resolución temporal y espacial de 160 ns. [ 11 ]

Estudios recientes basados ​​en tomografía computarizada que utilizan datos de múltiples pulsos de sonda permitieron la reconstrucción de fenómenos de propagación de pulsos de picosegundos en medios condensados. [ 12 ]

En 2015, se demostró un método para visualizar eventos que evolucionan en escalas de tiempo de picosegundos basado en matrices de detectores de fotones individuales. [ 1 ]

Véase también

Referencias

  1. 1 2 Gariepy, Genevieve; Krstajić, Nikola; Henderson, Robert; Li, Chunyong; Thomson, Robert R.; Buller, Gerald S.; Heshmat, Barmak; Raskar, Ramesh; Leach, Jonathan; Faccio, Daniele (2015-01-27). "Imágenes de luz en combate sensibles a fotones individuales" . Nature Communications . 6 (1). Springer Science and Business Media LLC: 6021. doi : 10.1038/ncomms7021 . hdl : 1721.1/96779 . ISSN 2041-1723 . PMC 4338543 .  
  2. ↑ Morimoto, Kazuhiro; Wu, Ming-Lo; Ardelean, Andrei; Charbon, Edoardo (2021-01-08). "Superluminal Motion-Assisted Four-Dimensional Light-in-Flight Imaging" . Physical Review X. 11 ( 1) 011005. American Physical Society (APS). arXiv : 2007.09308 . doi : 10.1103/physrevx.11.011005 . ISSN 2160-3308 . 
  3. ↑ Abramson, Nils (1978-10-01). "Registro de luz en vuelo mediante holografía". Optics Letters . 3 (4). The Optical Society: 121– 123. doi : 10.1364/ol.3.000121 . ISSN 0146-9592 . 
  4. ↑ Abramson, Nils (15 de enero de 1983). "Grabación de luz en vuelo: imágenes holográficas de alta velocidad de fenómenos ultrarrápidos". Applied Optics . 22 (2). The Optical Society: 215–232 . doi : 10.1364/ao.22.000215 . ISSN 0003-6935 . 
  5. ↑ Abramson, Nils H.; Spears, Kenneth G. (1989-05-15). "Registro de luz en vuelo de pulso único mediante holografía". Applied Optics . 28 (10). The Optical Society: 1834– 1841. doi : 10.1364/ao.28.001834 . ISSN 0003-6935 . 
  6. ↑ Häusler, G.; Herrmann, JM; Kummer, R.; Lindner, MW (1996-07-15). "Observación de la propagación de la luz en dispersores de volumen con un movimiento lento de 10^11 veces". Optics Letters . 21 (14). The Optical Society: 1087– 1089. doi : 10.1364/ol.21.001087 . ISSN 0146-9592 . 
  7. ↑ Kubota, Toshihiro; Komai, Kazunari; Yamagiwa, Masatomo; Awatsuji, Yasuhiro (2007-10-16). "Grabación y observación de imágenes en movimiento de la propagación de pulsos de luz de femtosegundos en tres dimensiones" . Optics Express . 15 (22). The Optical Society: 14348– 14354. doi : 10.1364/oe.15.014348 . ISSN 1094-4087 . 
  8. ↑ Velten, A. et al. Femtofotografía: captura y visualización de la propagación de la luz. ACM Trans. Graph 32, 44:1–44:8 (2013).
  9. ↑ Velten, Andreas; Lawson, Everett; Bardagjy, Andrew; Bawendi, Moungi; Raskar, Ramesh (2011). Arte lento con una cámara de un billón de fotogramas por segundo . Actas de SIGGRAPH. Vol. 44. Nueva York, Nueva York, EE. UU.: ACM Press. doi : 10.1145/2037715.2037730 . 
  10. ↑ Heide, F., Hullin, MB, Gregson, J. y Heidrich, W. Imágenes transitorias de bajo presupuesto mediante dispositivos mezcladores fotónicos. ACM Trans. Graph 32, 45:1–45:10 (2013).
  11. ↑ Goda, K.; Tsia, KK; Jalali, B. (2009). "Imágenes amplificadas codificadas en el tiempo en serie para la observación en tiempo real de fenómenos dinámicos rápidos". Nature . 458 (7242). Springer Science and Business Media LLC: 1145– 1149. doi : 10.1038/nature07980 . ISSN 0028-0836 . 
  12. ↑ Li, Zhengyan; Zgadzaj, Rafal; Wang, Xiaoming; Chang, Yen-Yu; Downer, Michael C. (2014-01-22). "Películas tomográficas de una sola toma de objetos con velocidad de luz en evolución" . Nature Communications . 5 (1). Springer Science and Business Media LLC: 3085. doi : 10.1038/ncomms4085 . ISSN 2041-1723 . PMC 3921466 .