De la razele laser neconvenționale la o imagistică solidă

Imaginați-vă o scenă: un pachet suspect se află într-un loc public. Poliția este chemată și aceasta eliberează zona. Forțată să lucreze de la distanță,  fără să-și poată da seama ce conține pachetul, aceasta se teme de ce este mai rău și decide să detoneze pachetul.

O nouă descoperire a cercetătorilor de la Universitatea din Rochester ar putea ajuta autoritățile în viitorul nu prea îndepărtat să fie mai bine informate în abordarea unor astfel de situații și de a acționa în condiții de siguranță sporite. Lucrând cu un tip special de unde electromagnetice – numite terahertzi (THz) – capabile de detectare și/sau examinare imagistică a obiectelor ascunse privirilor, echipa a demonstrat că acestea pot fi detectate  de la o distanță de până la 30 de metri. Undele create de cercetători sunt de cinci ori mai puternice decât cele generate până acum prin mijloace convenționale, determinându-i să presupună că acestea – precum și imaginea unui obiect ascuns – pot fi detectate în viitor de la distanțe mult mai mari.

Cercetarea a fost condusă de Kang Liu, doctorand în optică și Xi-Cheng Zhang, profesor de optică și directorul al Institutului de Optică, în colaborare cu un grup din Grecia condus de Tzortzakis Stelios. Rezultatele au fost publicate in revista Optica.

„Utilizarea unui fascicul laser neconvențional în proiectul nostru merge dincolo de o curiozitate științifică”, a spus Zhang. „Aceasta face posibilă detectarea materialelor chimice, biologice sau explozive de la o distanță sigură.”

Undele Thz – care se încadrează între microunde și banda de infraroșu a spectrului electromagnetic – pot penetra anumite obiecte solide, opace la lumină,  pentru a crea o imagine a ceea ce este ascuns vederii. Spre deosebire de tradiționalele raze X, ele fac acest lucru fără a deteriora țesutul uman, transformându-le într-un instrument foarte bun pentru diversele agenții de securitate. Dar, înainte să poată fi utilizate pe scară largă, trebuie depășite o serie de obstacole, inclusiv modul de a le face mai eficiente pe distanțe mai mari.

Unul din cele mai mari dezavantaje ale acetui tip de undă este faptul că ea este absorbită de moleculele de apă din aer și pierde semnificativ din putere pe distanțe mai lungi, făcându-le, în general, ineficiente. Una dintre soluții ar consta în generarea de unde THz în apropierea țintei, astfel încât acestea să călătorească pe o distanță mai scurtă. Este de asemenea important ca undele să fie puternice, pentru că, după cum subliniază Liu, „cu cât este mai puternică unda terahertz, cu atât mai bune sunt rezultatele.”

Pentru a putea genera unde Thz mai puternice, cercetătorii au utilizat un fascicul laser special – denumit fascicul ring-Airy  – cu ajutorul căruia au generat unde THz de 5,3 ori mai puternice decât cele generate cu ajutorul fascicolelor Gaussiene standard.

„Atunci când se observă un dispozitiv suspectat ca fiind explozibil, este important să-l poți cerceta de la o distanță sigură”, a spus Liu. „Noi credem ca metoda noastră ar putea ajuta la o detecție Thz de la o distanță mai mare de 30 de metri, oferind o soluție mai flexibilă și mai robustă.”

Modulatorul a permis cercetătorilor să schimbe dimensiunea fasciculului tip ring-Airy și să poată regla extrem de fin dimensiunile plasmei create. Pasul următor, așa cum vede Liu, este de a manipula fascicolele ring-Airy pentru a crea unde THz mai puternice pe distanțe mai mari.

[sursa]