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s10全球总决赛冠军下注-革命性的太赫兹单像素成像重建技术填补太赫兹盲点
时间:2021-01-21 来源:s10全球总决赛冠军下注 浏览量 48556 次
本文摘要:在所有波长下,工程师们可以使用电磁天线观测和记录这些波,以无线、微波、红外线、红外线、x射线等频率制作世界上令人感动的图像。

在所有波长下,工程师们可以使用电磁天线观测和记录这些波,以无线、微波、红外线、红外线、x射线等频率制作世界上令人感动的图像。但是光谱上有“盲点”。波长1~0.3毫米的太赫兹频率的观测技术还处于追赶阶段。需要观测这种电磁辐射的设备往往体积小、价格便宜,得到的画质好。

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因此,这个“盲点”被工程师们称为“太赫兹空隙”。为了得到通向宇宙的新窗口,迫切需要捕捉这些频带的更好的方法。根据马姆斯咨询,德国明斯特大学(UniversityofMunster )的MartinBurger及其团队说明了革命性的新光学技术——传输传感(compressedsensing ),太赫有可能将这种技术应用于太赫兹波段,或者改变我们探索世界和宇宙的方法。

太赫兹波可以穿过衣物,但可以穿过皮肤和金属。如果你的眼睛需要看太赫兹波,人们就不能在你眼中说话。我需要看看人们戴的钥匙和硬币。

也许还有刀和枪。因此,太赫兹光学具有最重要的安全应用价值,隐私问题不言而喻。太赫兹频率位于微波和红外光之间,因此无法观测,但这些电磁辐射的观测方法没有相当大的差异。和电波一样,微波也是通过以必要的频率往返加快电荷而产生的。

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在这种情况下,频率平均约为300千兆赫。微波的观测反过来可以利用完全相同的过程。

与此相对,红外线和红外线相似,是通过使适当材料中的电子在两个电子水平之间光子而产生的。当产生光子所需的能量与红外光子的能量相等时,不产生红外光。在一定程度的偏移过程中也可以观测到红外光子。

因为太赫兹波位于微波和红外光之间,所以这两种技术都不能很好地应用于太赫兹波段。很难在太赫兹频率下加快电荷。

另外,很难找到生成太赫兹光子所需的具有带隙的材料,但这些合格的材料一般需要低温加热。因此,太赫兹探测器体积大、价格便宜,操作者困难的理由很多。但是Burger及其同事可以响应,传输传感,协助解决问题。

近年来,这种技术在光学领域已经流行,因为即使是3D光学,也需要以单像素记录高分辨率的图像。太赫兹单像素光学中的光学平面设置示意图是使用振幅流切割和Levenberg-Marquardt法修复图像的技术,在使场景的反射光随机化后,以单像素记录进行动作。该随机化可以通过各种方法实现,但是通过数字阵列(通常被称为空间光调制器),可以示出半透明像素和不半透明像素的随机图案。然后,重复随机化过程,再次记录光场,多次重复整个过程,生成很多数据点。

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最初很难显示这是如何生成图像的,但光场是随机的。但是数据点几乎不是随机的。基本上,每个数据点都来自同一完整场景,因此与其他所有数据点相关联。因此,通过找到这样的相关性,可以重新制作完整的图像。

事实证明计算机科学家有各种各样的算法可以展开这种数字运算。其结果,是具备一定分辨率的图像,是分辨率分别记录在不同像素中的数据点的数量。

数据越多,分辨率越高。这个有必要适用于太赫兹光学。

到目前为止,创建2D图像的唯一方法是往返扫描太赫兹探测器阵列和单个探测器来绘制光场。由于太赫兹探测器的尺寸小,这两种技术都太令人满意了。

但是,传输传感获得了另一个自由选择:单个太赫兹检测器通过用于随机化太赫兹光的空间光调制器记录多个数据点。这对红外线和红外光有效,很多团队已经很好地利用了这项技术。

但是太赫兹带带来了一些额外的简单问题。例如,因为太赫兹比比光波大2~3位数,所以容易再次散射。这种效果和其他问题引入的失真使图像修复更加困难。

Burger及其同事正在解决问题这个图像修复的课题。他们的研究成果令人印象深刻。这个团队展示了显着提高最终画质的各种技术。他们说:“基于单像素光学的传输传感具有增加太赫兹光学的测量时间和工作量的巨大潜力。

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” 但是,未来还有挑战。问题之一是处理一个或多个太赫兹频率中包含的图像。这种分析特别重要,因为它获取了图像中物质化学组成的光谱信息,例如结晶粉末是面粉还是某种药物。

但是,这需要不同类型的光学掩模(mask )。因此,找到用最小限度的掩模制作低光谱图像的最佳方法是课题之一。尽管如此,Burger及其团队悲观地指出传输传感的将来会变慢,最终会有“太赫兹间隙”。


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