Usando una cámara de un solo píxel y ondas electromagnéticas de Terahercios, un equipo de físicos de la Universidad de Sussex ha ideado un plan que podría conducir al desarrollo de escáneres de aeropuertos capaces de detectar explosivos.

Señorita Luana Olivieri, Doctor. estudiante y Dr. Juan Sebastián Totero Góngora, un investigador en Fotónica Experimental del Laboratorio de Fotónica Emergente dirigido por el Profesor Marco Peccianti y la Dra. Alessia Pasquazi, han encontrado una forma innovadora de capturar con alta precisión, no solo la forma de un objeto, pero también su composición química usando una cámara especial de "punto único" capaz de operar en frecuencias de Terahercios (THz).

Aunque su trabajo es principalmente teórico en esta etapa, introdujeron un concepto de imagen novedoso llamado Nonlinear Ghost Imaging, su capacidad para capturar una imagen más detallada de estudios anteriores les ha valido una prestigiosa característica de portada de la revista científica. Fotónica ACS .

El Dr. Juan Sebastián Totero Góngora dijo:"Nuestro enfoque produce un nuevo tipo de imagen que es bastante diferente de lo que obtendría con una cámara estándar de un solo píxel, ya que proporciona mucha más información sobre el objeto. En comparación con las imágenes anteriores de un solo píxel, también demostramos que nuestra resolución es intrínsecamente más alta ".

Situada entre microondas e infrarrojos en el espectro electromagnético, La radiación de terahercios tiene una longitud de onda mucho mayor a la luz visible. Puede penetrar fácilmente varios materiales comunes como el papel, ropa y plásticos que conducen al desarrollo de tecnología dentro del escaneo de seguridad y el control de fabricación que permite a las personas ver los objetos y los envoltorios en el interior.

Sin embargo, la radiación provoca una respuesta diferente de las muestras biológicas, permitiendo a los investigadores clasificar materiales que son casi indistinguibles con la luz visible.

Los científicos creen que las ondas THz podrían tener un enorme potencial en el desarrollo de aplicaciones críticas como la detección de explosivos, diagnósticos médicos, control de calidad en fabricación y seguridad alimentaria.

El reto, sin embargo, radica en el desarrollo de cámaras fiables y rentables, así como en la capacidad de identificar objetos más pequeños que la longitud de onda.

Pero, adoptando un enfoque diferente a los estudios previos en este campo, es posible que el equipo del Laboratorio de Fotónica Emergente haya encontrado una manera de superar estas limitaciones.

Si bien investigaciones anteriores han iluminado objetos con muchos patrones de luz láser en un solo color para extraer una imagen, los investigadores iluminaron un objeto con patrones de luz THz que contienen un amplio espectro de colores.

Una cámara de un solo píxel (en lugar de una estándar que contiene varios píxeles como se vende en la calle principal) puede capturar la luz reflejada por el objeto para cada patrón. En el estudio del equipo, encontraron que la cámara puede detectar cómo el pulso de luz es alterado en el tiempo por el objeto (incluso si el pulso de THz es un evento extremadamente corto). Combinando esta información con la forma conocida de los patrones, se revelan la forma del objeto y su naturaleza.

La técnica puede recordar la forma en que el cerebro desarrolla la comprensión en la visión al enfocarse por separado en diferentes elementos y luego fusionar la información relevante.

El profesor Marco Peccianti agregó:"Este es un avance realmente significativo y estamos muy contentos de que Fotónica ACS decidió liderar con nuestra investigación en su portada. Los enfoques anteriores a las cámaras de un solo píxel THz no pueden preservar la información completa sobre un objeto, pero entendimos dónde estaba el problema e identificamos una forma de extraer una imagen más completa.

"Esperamos que un sistema similar al nuestro pueda usarse en aplicaciones de la vida real en biología, Medicina y seguridad para determinar la composición química de un objeto y su distribución espacial en un solo paso ".

Los hallazgos del equipo son una mejora considerable en las tecnologías establecidas y podrían tener un gran impacto más allá del campo de las cámaras THz.

Por ejemplo, su técnica podría usarse para diseñar cámaras de alta resolución en otros rangos de frecuencia que luego podrían convertirse en parte de la tecnología para sensores de colisión, escáner corporal o radares ultrarrápidos para vehículos autónomos.

Los investigadores ahora están dando seguimiento a su investigación, que se basa en gran medida en simulaciones, para demostrar experimentalmente su dispositivo.

'Imágenes de fantasmas no lineales resueltas en el tiempo por Luana Olivieri, Juan S. Totero Góngora, Alessia Pasquazi y Marco Peccianti se publicó en Fotónica ACS el 15 de agosto de 2018.