Zaman geçiş tekniği derin dokuyu, yoğun sisi ve diğer engelleri görür

Doktorların kanseri tespit etmesine yardımcı olmaktan sürücüsüz arabalara trafikte rehberlik etmeye kadar pek çok modern görüntüleme sistemi yakın kızılötesi ışığa güveniyor ve görünür ışık dağılıp bulanık bir görüntü oluşturduğunda net bir görüntü üretiyor. Ancak yakın kızılötesi sistemler, ışık derin doku veya yoğun sis gibi malzemelerden geçtiğinde zorlanır ve fotonların yollarından saptığı aynı saçılma etkisine yenik düşer. Mevcut yakın kızılötesi görüntüleme sistemleri aynı zamanda pahalı malzemelerden yapılmış özel dedektörlere de ihtiyaç duyuyor, bu da onların uygun fiyatlarını ve yaygın kullanımlarını sınırlıyor.

Rochester Üniversitesi araştırmacıları artık her iki zorluğun da üstesinden gelen daha düşük maliyetli bir görüntüleme sistemi geliştirdiler. Ucuz silikon bazlı dedektörler kullanan sistem, yakın kızılötesi ışığı hızlı bir şekilde görünür ışığa dönüştürürken bu zorlu ortamlarda daha net görüntüler üretir. Yakın zamanda yayınlanan bir makalede özetlenen teknoloji Doğa İletişimiWilliam F. Krupke Optik Alanında Seçkin Profesör Robert Boyd’un laboratuvarının geliştirmek için on yıldan fazla zaman harcadığı, zaman geçişi adı verilen bir tekniği kullanıyor.

Işık kontrol ışığı

Makalenin baş yazarı Yang Xu ’26 (Doktora derecesi), “Zaman sınırlaması aslında bir kameradaki deklanşör gibi çalışıyor” diyor. “Geleneksel bir fotoğraf makinesinde deklanşör mekaniktir; açıldığında ışık içeri girer ve kapandığında ışık reddedilir. Bu durumda ışığı kontrol etmek için ışığı kullanırız.”

Ultra hızlı ışık patlamaları deklanşör görevi görerek kızılötesi fotonların yalnızca bir pikosaniye kadar kapıdan geçmesine izin veriyor. Referans olarak, bir pikosaniye, ışığın bir cümlenin sonunda kabaca bir nokta büyüklüğünde bir mesafeyi kat etmesi için gereken süredir.

Geçit, indiyum kalay oksitten yapılmış ince bir filmdir ve ona çarpan yakın kızılötesi fotonlar, gerçek zamanlı net bir görüntü için görünür ışığa dönüştürülür.

Yaklaşım, kanser tespiti için biyomedikal görüntülemeden, sis ve diğer ışık saçılım koşullarının performansı sınırlayabildiği otonom araçlarda kullanılan LiDAR (ışık algılama ve menzil) sistemlerine kadar çeşitli uygulamalar için görüntü kalitesini artırabilir.

Yapay zeka görüş alanını genişletiyor

Zaman geçiş tekniği son derece net görüntüler üretirken Boyd, Xu ve meslektaşları sistemi daha da kullanışlı hale getirmenin bir yolunu buldular. UCLA’daki araştırmacılarla birlikte çalışarak sistemin görüş alanını önemli ölçüde genişletmek için yaklaşımlarını makine öğrenimiyle birleştirdi. Bulguları yakın zamanda yayınlanan bir makalede yayınlandı. Işık: Bilim ve Uygulamalar.

Xu, “Yapay zekayı uygulamadan önce yalnızca sınırlı bir görüş alanı görebiliyorduk” diyor. “İşbirlikçilerimizin yöntemlerini ekleyerek, aslında çok daha geniş bir hedef alanı yeniden oluşturabilir, ultra hızlı zaman-geçitleme tekniğimizin yakalayabileceği görüş alanını genişletebiliriz.”

Çalışmalara katılan diğer Rochester Üniversitesi işbirlikçileri arasında optik mezunu Saumya Choudhary ’23 (Doktora) ve fizik doktora öğrencisi Long Nguyen yer alıyor.