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主动热探测可以扩大超分辨率技术的应用

发布:laserpulse    |    2020-01-15 23:33    阅读:998
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不论是光波、声波还是电磁波,探测光束的工作方式都相同-向前发送光束,并且相同性质的波被反射回去。吸收的能量被转换成热量,到目前为止,还没有发现这种热量的用途。基础科学研究所(IBS)的研究人员从理论上表明,由探测光束引起的温度升高可用于产生探测物体的信号。研究人员说,与仅限于显微镜应用的传统超分辨率技术相比,这种所谓的主动热探测可以实现所有规模的超分辨率成像。

弗朗索瓦·安布拉德(Francois Amblard)教授说:“没有人试图使用热辐射来实现超分辨率,即使这个信号是如此引人注目,也不能错过。” “我们第一个提出了这种看似简单的想法,用明显的热辐射信号探测物体。”当物体被足够能量的探测光束照射而引起其温度跃升时,其发出的热辐射就会强烈。

(a)两个物体被扫描聚焦的能量源照亮,其尺寸大于物体或物体之间的距离。 (b)与照明的线性响应相比,扫描照明和物体加热产生的热光辐射在空间上被压缩。由IBS提供。

研究人员从理论上验证了热辐射的超线性。他们对被加热物体发出的光子数量进行了精确的量化,结果表明,即使温度略微升高,发光的变化也很大。这种现象以及主动加热和探测方案可用于超高分辨率的探测对象。如果达到足够高的温度,则可以任意提高超分辨率因子。研究人员Guillaume Graciani说:“我们的理论预测,发射空间分布可以任意缩小,从而改善了对象的定位,甚至原则上可以实现任意大的超分辨率。” “然后人们希望能够更好地分辨两个附近的目标,或者更好地检测目标的形状。”IBS的研究提出了热辐射及其固有的超线性,作为从微观成像到大型飞行物体(例如飞机)的各种尺度上超分辨物体的通用方法。 “主动热探测”可用于进行无损检测的热成像,用于自动驾驶汽车的激光雷达和雷达技术,以及用于中、远距离探测隐形物体。还可能为最新的热光电探测器带来新的应用领域,例如超导纳米线单光子探测器或HgCdTe雪崩光电二极管。可以设计一种新型热探针,用于超分辨热探测或微观尺度的成像。

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