Nuevas metasuperficies giratorias amplían el uso de imágenes térmicas
Investigadores de la Universidad Purdue publican en la revista 'Óptica' el desarrollo de una nueva tecnología que utiliza dispositivos metaópticos para realizar imágenes térmicas.
El enfoque proporciona información más rica sobre los objetos fotografiados, lo que puede ampliar el uso de imágenes térmicas en campos como la navegación autónoma, la seguridad, la termografía, las imágenes médicas y la teledetección.
"Nuestro método supera los desafíos de las cámaras termográficas espectrales tradicionales, que a menudo son voluminosas y delicadas debido a su dependencia de grandes ruedas de filtros o interferómetros", explica el líder del equipo de investigación Zubin Jacob de la Universidad Purdue.
"Combinamos dispositivos metaópticos y algoritmos de imágenes computacionales de vanguardia para crear un sistema que es compacto y robusto y, al mismo tiempo, tiene un gran campo de visión", añade.
Este nuevo sistema de descomposición espectropolarimétrica utiliza una pila de metasuperficies giratorias para descomponer la luz térmica en sus componentes espectrales y polarimétricos. Esto permite que el sistema de imágenes capture los detalles espectrales y de polarización de la radiación térmica, además de la información de intensidad que se adquiere con las imágenes térmicas tradicionales.
Los investigadores demostraron que el nuevo sistema se puede utilizar con una cámara térmica comercial para clasificar con éxito diversos materiales, una tarea que suele ser un desafío para las cámaras térmicas convencionales. La capacidad del método para distinguir variaciones de temperatura e identificar materiales basándose en firmas espectropolarimétricas podría ayudar a aumentar la seguridad y la eficiencia para una variedad de aplicaciones, incluida la navegación autónoma.
Las imágenes espectropolarimétricas en el infrarrojo de onda larga son cruciales para aplicaciones como la visión nocturna, la visión artificial, la detección de gases traza y la termografía. Sin embargo, los generadores de imágenes infrarrojas espectropolarimétricas de onda larga actuales son voluminosos y limitados en resolución espectral y campo de visión.
Para superar estas limitaciones, los investigadores recurrieron a metasuperficies de gran superficie: superficies estructuradas ultrafinas que pueden manipular la luz de formas complejas.
Después de diseñar metasuperficies dispersivas giratorias con respuestas infrarrojas personalizadas, desarrollaron un proceso de fabricación que permitió utilizar estas metasuperficies para crear dispositivos giratorios de área grande (2,5 cm de diámetro) adecuados para aplicaciones de imágenes. La pila giratoria resultante mide menos de 10 x 10 x 10 cm y se puede utilizar con una cámara infrarroja tradicional.
Los investigadores dicen que el nuevo método podría ser especialmente útil para aplicaciones que requieren imágenes térmicas detalladas. "En seguridad, por ejemplo, podría revolucionar los sistemas aeroportuarios al detectar objetos o sustancias ocultas en las personas", afirmó Wang.
"Además, su diseño compacto y robusto mejora su idoneidad para diversas condiciones ambientales, lo que lo hace particularmente beneficioso para aplicaciones como la navegación autónoma", agrega.
Además de trabajar para lograr la captura de vídeo con el sistema, los investigadores están intentando mejorar la resolución espectral de la técnica, la eficiencia de transmisión y la velocidad de captura y procesamiento de imágenes. También planean mejorar el diseño de la metasuperficie para permitir una manipulación de la luz más compleja para una mayor resolución espectral.
Igualmente, quieren ampliar el método a imágenes a temperatura ambiente, ya que el uso de pilas de metasuperficies restringió el método a objetos de alta temperatura.
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