光学和光子学

紧凑型相机可全面测量偏振光

字号+ 作者:admin 来源:小丑鱼-分享科普知识 2019-11-22 14:02

美国研究人员已经开发出一种紧凑,简单的相机,可以确定光线的完全偏振。该设备使用一个由纳米柱图案化的超表面将入射光分成四个Stokes偏振参数,然后同时测量每个参数。该团队表示,该技术可用于包括遥感和面部识别在内的广泛应用。 戴上一副偏光太阳镜(可阻挡水平偏光),世界看上去会有所不

  美国研究人员已经开发出一种紧凑,简单的相机,可以确定光线的完全偏振。该设备使用一个由纳米柱图案化的超表面将入射光分成四个Stokes偏振参数,然后同时测量每个参数。该团队表示,该技术可用于包括遥感和面部识别在内的广泛应用。

紧凑型相机可全面测量偏振光

  戴上一副偏光太阳镜(可阻挡水平偏光),世界看上去会有所不同。例如,如果您看某些汽车的后窗,您会发现通常用肉眼不可见的网格状图案。眼镜会显示出玻璃产生的应力,以确保其安全破碎。这只是测量光的偏振如何揭示有关材料的有用信息的一个示例。

  虽然阻挡某种偏振光比较简单,但确定光的全偏振涉及对四个“斯托克斯参数”进行单独测量。通常使用具有移动部件和有限时间分辨率的笨重的光学系统来完成此操作。

  矩阵傅立叶光学

  为了简化斯托克斯的测量,哈佛大学的费德里科·卡帕索( Federico Capasso)及其同事开发了一种描述光的偏振与光学系统相互作用的新方法。该团队被称为“矩阵傅立叶光学”,然后被该技术用于创建纳米结构的微小柱状超表面,根据其偏振方向引导入射光。超表面可以将光分成四个“斯托克斯”分量,从而创建一个物体的四个独立图像。然后,同时检测这些图像,并将该信息用于确定来自对象的光的完全偏振。

  新设备长约2厘米,研究人员说,它并不比智能手机相机复杂。研究小组表明,该设备可以测量从许多不同物体反射的光的完整斯托克斯偏振。这在室内使用人工照明进行了演示,在室外使用日光进行了演示。

  深度,纹理和形状

  哈佛大学的Paul Chevalier说:“偏振是光的特征,当从表面反射时,光会改变。” “基于这种变化,极化可以帮助我们对物体进行3D重建,估计其深度,纹理和形状,并区分人造物体与自然物体,即使它们的形状和颜色相同。”

  团队成员Noah Rubin补充说:“该技术可以集成到现有的成像系统中,例如您的手机或汽车中的成像系统,从而可以广泛采用偏振成像和以前无法预料的新应用。”

  卡帕索说,新相机的潜在应用包括大气科学,遥感,面部识别和机器视觉。

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