使用更小的成像器件做更多的事

長波紅外光譜偏振成像對(duì)于夜視、機(jī)器視覺、痕量氣體傳感和熱成像等應(yīng)用至關(guān)重要。然而，當(dāng)今的光譜偏振長波紅外成像儀體積龐大，光譜分辨率和視場有限。

為了克服這些局限性，研究人員轉(zhuǎn)向大面積超薄結(jié)構(gòu)表面，這種表面可以以復(fù)雜的方式操縱光。在定制紅外響應(yīng)的旋轉(zhuǎn)色散超表面工程設(shè)計(jì)之后，他們開發(fā)了一種制造工藝，使這些超表面可用于制造適用于成像應(yīng)用的大面積（直徑2.5厘米）旋轉(zhuǎn)設(shè)備。最終的旋轉(zhuǎn)堆棧尺寸小于10x10x10厘米，可以與傳統(tǒng)的紅外相機(jī)一起使用。

Wang教授說：“將這些大面積超光學(xué)器件與計(jì)算成像算法相結(jié)合，有助于高效重建熱輻射光譜。這使得光譜偏振熱成像系統(tǒng)比以前更緊湊、更強(qiáng)大、更有效�！�

旋轉(zhuǎn)超表面將熱光分解為光譜和偏振分量。研究人員將超表面堆疊與傳統(tǒng)長波紅外相機(jī)和計(jì)算成像算法相結(jié)合，創(chuàng)建了一個(gè)緊湊而強(qiáng)大的光譜熱成像系統(tǒng)。

使用熱成像對(duì)材料進(jìn)行分類

為了評(píng)估他們的新系統(tǒng)，研究人員使用各種材料和微觀結(jié)構(gòu)拼出了“普渡”，每種材料和微觀結(jié)構(gòu)都具有獨(dú)特的偏振光譜特性。利用該系統(tǒng)獲得的光譜偏振信息，他們準(zhǔn)確地分辨出不同的材料和物體。

與傳統(tǒng)的熱成像方法相比，它們還展示了材料分類準(zhǔn)確率提高了三倍，突出了系統(tǒng)的有效性和通用性。

研究人員表示，新方法對(duì)于需要詳細(xì)熱成像的應(yīng)用尤其有用。Wang說：“例如，在安全方面，它可以通過檢測人們身上的隱藏物品或物質(zhì)來徹底改變機(jī)場系統(tǒng)。此外，其緊湊而堅(jiān)固的設(shè)計(jì)增強(qiáng)了其適用于各種環(huán)境條件的適應(yīng)性，使其特別有利于自主導(dǎo)航等應(yīng)用�！�

除了努力實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的視頻捕捉外，研究人員還在嘗試提高該技術(shù)的光譜分辨率、傳輸效率和圖像捕捉與處理速度。

他們還計(jì)劃改進(jìn)超表面設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的光操縱，獲得更高的光譜分辨率。此外，他們希望將該方法擴(kuò)展到室溫成像，因?yàn)槭褂贸�表面堆疊將該方法限制于高溫物體。他們計(jì)劃使用改進(jìn)的材料、超表面設(shè)計(jì)和技術(shù)，如防反射涂層來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

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