Une nouvelle technologie accélère la mesure des impulsions ultra-rapides


Une nouvelle technologie accélère la mesure des impulsions ultra-rapides

Schéma de l’installation expérimentale montrant une porte de sortie temporelle (TFO), représentée par la boîte en pointillé jaune, et contenant un dispositif de micromiroir . La direction de propagation de l’impulsion d’entrée ultrarapide préparée, qui provient d’une boîte en pointillés bleus, est indiquée en rose. Les lignes rouges foncées représentent le front d’impulsion correspondant. Crédit photo : Jiapeng Zhao

Lorsque nous regardons un objet avec nos yeux ou avec un appareil photo, nous pouvons automatiquement collecter suffisamment de pixels de lumière aux longueurs d’ visibles pour obtenir une claire de ce que nous voyons.

Cependant, pour visualiser un objet ou un phénomène quantique où l’éclairage est faible ou à partir de longueurs d’onde infrarouges ou infrarouges lointains invisibles, les scientifiques ont besoin d’outils beaucoup plus sensibles. Par exemple, vous avez développé une imagerie spatiale à un seul pixel pour regrouper autant de photons que possible sur un seul détecteur de pixel, les structurer spatialement, puis utiliser algorithmes de calcul pour créer une image.

De même, dans le domaine temporel, lorsqu’un signal ultrarapide inconnu est faible ou dans la gamme de longueurs d’onde infrarouge ou infrarouge lointain, la capacité de l’imagerie à pixel unique à le visualiser est réduite. Sur la base de la dualité spatio-temporelle des impulsions lumineuses, des chercheurs de l’Université de Rochester ont mis au point une technique d’imagerie à pixel unique dans le domaine temporel illustrée dans optique, qui résout ce problème en capturant 5 femtojoules d’impulsions lumineuses ultra-rapides avec une taille d’échantillon temporelle allant jusqu’à 16 femtosecondes. Cette analogie dans le domaine temporel de l’imagerie à un seul pixel présente des avantages similaires à ceux de ses homologues spatiales : une bonne efficacité de mesure, une sensibilité élevée, une robustesse contre les distorsions temporelles et une compatibilité à plusieurs longueurs d’onde.

L’auteur principal Jiapeng Zhao, un Ph.D. Un étudiant en optique à l’Université de Rochester affirme que les applications potentielles incluent un outil spectrographique de haute qui a fait ses preuves pour atteindre une précision de 97,5% dans l’identification des échantillons à l’aide d’un réseau de neurones convolutifs avec cette technique.

Une nouvelle technologie accélère la mesure des impulsions ultra-rapides

Comparaison de l’imagerie à pixel unique à gauche et de l’imagerie à pixel unique dans le domaine temporel (TSPI) à droite. Dans une configuration d’imagerie à pixel unique typique, le détecteur à photodiode n’a qu’un seul pixel et n’offre donc aucune résolution spatiale. Chez TPSI, la photodiode, qui n’a pas la bande passante temporelle pour résoudre elle-même les signaux ultrarapides, fonctionne comme un détecteur « à pixel unique » dans le domaine temporel et est utilisée en conjonction avec une porte de sortance temporelle programmable basée sur un micromiroir numérique. Crédit photo : Jiapeng Zhao

La technique peut également être combinée à une imagerie à un seul pixel pour créer un système d’imagerie hyperspectrale computationnelle, explique Zhao, qui travaille dans le groupe de recherche de Rochester dirigé par Robert Boyd, professeur d’optique. Le système peut accélérer considérablement la reconnaissance et l’analyse d’images dans de larges bandes de fréquences. Cela pourrait être particulièrement utile pour les applications médicales où la détection de lumière invisible émanant de tissus humains à différentes longueurs d’onde peut indiquer des conditions telles que l’hypertension artérielle.

« En couplant notre technologie avec l’imagerie monopixel dans le domaine spatial, nous pouvons obtenir une bonne image hyperspectrale en quelques secondes. C’est beaucoup plus rapide que ce que les gens faisaient auparavant », explique Zhao.


Classification des objets par un seul détecteur de pixel


Plus d’information:
Jiapeng Zhao et al., Compression de la mesure d’impulsions ultrarapides à l’aide de l’imagerie à pixel unique dans le domaine temporel, optique (2021). DOI : 10.1364 / OPTICA.431455

Fourni par l’Université de Rochester

Citation: Une nouvelle technologie accélère la mesure des impulsions ultra-rapides (2021, 24 septembre), consulté le 24 septembre 2021 sur https://phys.org/news/2021-09-technique-ultrafast-pulses.html

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