Китайски изследователи са разработили спектроскопска техника, която предлага безпрецедентна комбинация от изключителна разделителна способност и панорамен изглед, отключвайки потенциала за по-резки, по-бързи и по-широки сканирания на Вселената.
Докато конвенционалните спектрометри с висока разделителна способност често са обемисти и тежки, новата техника, наречена RAFAEL на английски и Yuheng на китайски, може да бъде монтирана на чип с размерите на SIM карта на мобилен телефон, казаха изследователи от университета Цинхуа. Изследването е публикувано в международното списание Nature в сряда.
Вземайки приложението на технологията в астрономията като пример, Фанг Лу, професор в катедрата по електротехника на университета Цинхуа, който ръководи изследването, каза, че чипът е способен да улови пълни спектрални данни с разделителна способност под ангстрьома за около 10 000 звезди в секунда.
„Използвайки традиционните методи за сканиране, съставянето на пълни спектри за всички звезди в Млечния път ще отнеме хиляди години“, каза Фанг. „Този чип може потенциално да намали това време до под едно десетилетие.“
„Нещо повече, неговият миниатюрен дизайн позволява също така да бъде монтиран на сателити или сонди за дълбокия космос, носейки надежда за картографиране на безпрецедентни спектрални карти на Вселената през следващите години“, добави тя.
Основната иновация, вградена в спектроскопичния образ, разрешава дългогодишно предизвикателство в спектралните изображения — компромисът между разделителна способност и ширина на полето, което означава, че изключителна яснота и фини детайли могат да бъдат постигнати само за сметка на широко зрително поле и обратно.
Фанг и нейният екип преодоляха тази дилема, като използваха усъвършенствани изчислителни методи за изобразяване и преконфигурируема интегрирана фотоника, базирана на литиев ниобат.
„Резултатът е моментна спектроскопия с пространствена разделителна способност на ниво десет мегапиксела и спектрална разделителна способност под ангстрьом във видими и близки инфрачервени дължини на вълните“, каза тя.
Това означава способността да се разпознават дължини на светлинните вълни до десет милионни от милиметъра и да се откриват най-малките енергийни вариации, като същевременно се заснемат широкообхватни сцени с високи детайли, според Fang.
„Тази нова техника значително превъзхожда съществуващите международни аналози в моменталната спектроскопия, подобрявайки спектралната разделителна способност с два порядъка“, каза Фанг.
Тя добави, че чиповият прототип на технологията е с размери 2 сантиметра на дължина и ширина, с дълбочина от 0,5 сантиметра, което го прави изключително преносим и адаптивен за бъдещо темпо и астрономически приложения.
Според изследователската статия експерименталните резултати показват обещаващи практически приложения на техниката за идентификация на материали, здраве на растенията, автономно шофиране, атомна спектроскопия, астрономически наблюдения и други области.
Fang каза, че са в ход операции за използване на техниката на гигантски телескопи в обсерваториите в окръг Xinglong в провинция Hebei, Lijiang в провинция Yunnan и на Канарските острови в Испания.
„Проучването бележи не крайна точка, а начало, което показва как интелигентната фотоника може да продължи да разширява границите на това, което светлината може да разкрие“, каза тя.
Източник Българо-Китайска Търговско-промишлена палaта