محققان به‌تازگی یک فیلتر مادون قرمز نازک جدید برای دید در شب ساخته‌اند، که می‌تواند در عینک‌های روزمره مورد استفاده قرار گیرد و امکان مشاهدۀ همزمان طیف‌های نور مرئی و مادون قرمز را فراهم کند.
به گزارش تک‌ناک، این نوآوری نوید تغییر فناوری دید در شب را به شکلی سبک‌تر و کاربردی‌تر برای استفادۀ روزمره می‌دهد و ایمنی را در شرایط کم‌نور بهبود می‌بخشد.
دانشمندان مؤسسۀ TMOS پیشرفت چشمگیری برای ارائه رویکردی جدید در زمینۀ فناوری دید در شب داشته‌اند، که در این رویکرد یک فیلتر مادون قرمز نازک‌تر از یک قطعۀ چسبنده ایجاد کرده‌اند. این فناوری یک روز بر روی عینک‌های روزمره قرار می‌گیرد و به کاربر این امکان را می‌دهد که طیف نور مادون قرمز و مرئی را همزمان مشاهده کند.
دستگاه‌های دید در شب اغلب توسط ارتش، علاقه‌مندان به شکار که تمایلی به استفاده از دوربین‌های چند منظوره ندارند، یا عکاسانی که از حمل لنزهای سنگین خودداری می‌کنند، استفاده می‌شوند. این عدم تمایل به دلیل وزن و حجم بالای فناوری است.
برداشتی انتزاعی از فناوری تبدیل مادون قرمز غیرخطیوزن کم دوربین دید در شب
کوچک بودن فناوری جدید دید در شب می‌تواند باعث پذیرش گسترده شود. ایجاد فیلترهای دید در شب که وزن آنها کمتر از یک گرم است و می‌توانند به عنوان یک فیلم بر روی یک عینک سنتی قرار بگیرند، کاربردهای جدید و روزمره را در اختیار شما قرار می‌دهند. عینک‌های دید در شب به کاربر اجازه می‌دهند طیف مرئی و مادون قرمز را به‌طور همزمان ببینند، سبب رانندگی ایمن‌تر در تاریکی، پیاده‌روی‌های شبانۀ ایمن‌تر و کار در شرایط کم نور که در حال حاضر به چراغ‌های بزرگ و اغلب ناراحت‌کننده نیاز دارند، می‌شود.
بر اساس تحقیقی که در مجلۀ Advanced Materials منتشر شده است، محققان TMOS از دانشگاه ملی استرالیا، فناوری تبدیل غیرخطی بینایی مادون قرمز پیشرفته را با استفاده از یک متاسطح لیتیوم نیوبات غیرمحلی نشان دادند.
دیگرام سیستم دید در شب سنتیسادهسازی فرآیند دید در شب
فناوری سنتی دید در شب به فوتون‌های مادون قرمز نیاز دارد تا از یک عدسی عبور کنند، سپس با فوتوکاتدی مواجه می‌شوند که این فوتون‌ها را به الکترون تبدیل و سپس از یک صفحۀ میکروکانالی عبور می‌کند تا تعداد الکترون‌های تولید شده را افزایش دهد. این الکترون‌ها از طریق صفحۀ فسفری حرکت می‌کنند تا دوباره به فوتون تبدیل شوند و یک تصویر مرئی تشدیدشده تولید می‌کنند، که با چشم قابل مشاهده است (تصویر بالا). این عناصر برای جلوگیری از تشدید نویز حرارتی نیاز به خنک‌کنندۀ برودتی دارند. یک سیستم دید در شب با کیفیت زیاد، مانند آنچه در بالا توضیح داده شد، سنگین و حجیم است و این سیستم‌ها اغلب نور مرئی را مسدود می‌کنند.
فناوری تبدیل up-conversion مبتنی بر فراسطح، به عناصر کمتری نیاز دارد، که به شدت ردپای آن را کاهش می‌دهند. فوتون‌ها از یک متاسطح تشدیدشده عبور می‌کنند و در آنجا با یک پرتو پمپ مخلوط می‌شوند (تصویر پایین). فراسطح تشدیدکنندۀ انرژی فوتون‌ها را افزایش می‌دهد و بدون نیاز به تبدیل الکترون‌ها، آنها را به طیف نور مرئی می‌کشاند و در دمای اتاق کار می‌کند و نیاز به سیستم‌های خنک‌کنندۀ حجیم و سنگین را از بین می‌برد.
نمودار تنظیم تبدیل مادون قرمز مبتنی بر فراسطحپیشرفت در فناوری تصویربرداری
علاوه بر این، سیستم‌های تصویربرداری مادون قرمز و مرئی سنتی، نمی‌توانند تصاویری یکسان تولید کنند، چرا که آنها تصاویری را از هر طیف در کنار یکدیگر می‌گیرند. با استفاده از فناوری تبدیل گفته شده در بالا، سیستم‌های تصویربرداری می‌توانند هم موارد مرئی و هم غیرقابل مشاهده را در یک تصویر ثبت کنند.
این فناوری، پیشرفتی در فناوری اصلی محققان است که دارای یک متاسطح آرسنید گالیم بود. متاسطح جدید آنها از نیوبات لیتیوم ساخته شده است، که در محدودۀ قابل مشاهده کاملاً شفاف است و آن را بسیار کارآمدتر می‌کند. همچنین پرتو فوتون در سطح وسیع‌تری پخش می‌شود و از دست دادن زاویه‌ای داده را محدود می‌کند.
دیدگاه‌های مربوط به بازده تبدیل بالا
لورا والنسیا مولینا، نویسندۀ اصلی این مطالعه گفت: شاید به نظر بسیاری از افراد تبدیل مادون قرمز به مرئی با کارایی بالا غیرممکن باشد، چرا که اطلاعات جمع‌آوری نشده به دلیل از دست دادن زاویه‌ای ذاتی در فراسطح‌های غیرمحلی است. ما بر این محدودیت‌ها غلبه می‌کنیم و به صورت تجربی تبدیل تصویر با کارایی بالا را نشان می‌دهیم.
کاماچو مورالس، یکی دیگر از نویسندگان این مطالعه نیز عنوان کرد: این اولین نمایش تصویربرداری با وضوح بالا از 1550 نانومتر فروسرخ به نور مرئی 550 نانومتری در یک فراسطح غیر محلی است. ما این طول موج‌ها را انتخاب می‌کنیم، به دلیل اینکه 1550 نانومتر که یک نور مادون قرمز است، اغلب برای مخابرات استفاده می‌شود و 550 نانومتر نور مرئی می‌باشد، که چشم انسان به آن بسیار حساس است. تحقیقات آینده با هدف کاوش در پردازش تصویر از جمله تشخیص لبه، شامل گسترش دامنۀ طول موج‌هایی خواهد بود که دستگاه به آنها حساس است.
مفاهیم و کاربردهای آینده
دراگومیر نشف، محقق ارشد این مطالعه اعلام کرد: این نتایج فرصت‌های قابل‌توجهی را برای صنایع نظارت، مسیریابی خودکار و تصویربرداری زیست‌شناسی به علاوه سایر صنایع، فراهم می‌کند. کاهش اندازه، وزن و قابلیت‌های این فناوری دید در شب جدید، در آینده بسیار حائز اهمیت است.
