Νέες προοπτικές στην εικόνα – φάντασμα του πεδίου του χρόνου

Μια νέα έρευνα έρχεται για να ανοίξει νέες προοπτικές στην εικόνα – φάντασμα του πεδίου του χρόνου. Η συμβατική προσέγγιση για την αποκωδικοποίηση των πληροφοριών που μεταφέρονται από υπερταχεία οπτικά σήματα που διαδίδονται σε οπτικές ίνες απασχολεί τους ανιχνευτές που μετατρέπουν τις χρονικές μεταβολές της έντασης της δέσμης φωτός σε ηλεκτρικό σήμα RF.

Η τεχνική αυτή αποτελεί τον πυρήνα της υπερταχείας οπτικών επικοινωνιών, επιτρέποντας τη μετάδοση των πληροφοριών σε ταχύτητες άνω των πολλών δισεκατομμυρίων bits ανά δευτερόλεπτο.

Μια ομάδα με επικεφαλής τον καθηγητή Goëry Gentry από το Εργαστήριο Οπτικής στο “Tampere University of Technology” σε συνεργασία με τον καθηγητή Ari T. Friberg από το Πανεπιστήμιο της Ανατολικής Φινλανδίας δείχνει τώρα πως οι υπερταχείς παλμοί που μεταφέρουν πληροφορίες μέσω διάρκειας μικρότερης από 1 δισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου μπορεί να είναι ανιχνεύσιμοι χωρίς στην πραγματικότητα να «βλέπουν» οι εν λόγω παλμοί άμεσα.

“Η εικόνα-φάντασμα είναι ένα ολοκαίνουργια μέθοδος φυσικής απεικόνισης που μας δίνει τη δυνατότητα να δούμε την εικόνα ενός στόχου συσχετίζοντας δύο δέσμες φωτός. Μια ακτίνα βλέπει το αντικείμενο και μετρά τη συνολική παραγωγή, ενώ ο άλλος δεν είναι σε επαφή με το αντικείμενο, αν και η διανομή στο χώρο της μετριέται. Όταν αυτές οι μετρούμενες εντάσεις συσχετίζονται, η εικόνα του στόχου εμφανίζεται μαγικά, «σαν ένα φάντασμα”, εξηγεί ο Friberg.

Στα πειράματά τους, η ομάδα μεταφέρει την έννοια της απεικόνισης φάντασμα μέσα στο πεδίο του χρόνου για την παραγωγή της «εικόνας» ενός σήματος υπερταχείας με τη μορφή σύντομων οπτικών παλμών συσχετίζοντας το χρόνο της ένταση των δύο δεσμών φωτός, κανένα από τα οποία δεν φέρει ανεξάρτητες πληροφορίες σχετικά με το σήμα.

Το βασικό στοιχείο ήταν να χρησιμοποιηθεί μια πηγή λέιζερ με τυχαίες διακυμάνσεις της έντασης σε μια χρονική κλίμακα picosecond, ένα χαρακτηριστικό το οποίο είναι γενικά εξαιρετικά επιζήμιο για το πρότυπο μετάδοσης των πληροφοριών.

Συσχετίζοντας αυτές τις διακυμάνσεις με την συνολική ισχύ του διαμορφωμένου σήματος, ήταν δυνατόν να ανακατασκευαστεί ένα τέλειο αντίγραφο του σήματος ultrafast.

“Ακόμα πιο συναρπαστικό, είναι το γεγονός ότι η τεχνική είναι εντελώς αδρανείς σε στρέβλωση”, λέει ο καθηγητής Genty.

Για να αποδειχθεί αυτή η εγγενής ιδιότητα που σχετίζεται με την απεικόνιση φάντασμα, οι ερευνητές έχουν κωδικοποιημένα τις πληροφορίες που μεταφέρονται από τις οπτικούς παλμούς χρησιμοποιώντας μία ίνα multi-mode των οποίων η μεγάλη διασπορά εξαπλώνει τους επιμέρους παλμούς στο χρόνο, στο βαθμό που αρχίζουν οι επικαλύψεις και έτσι εμποδίζει την πληροφορία από το να ανακτηθεί πιστά με έναν απλό συμβατικό γρήγορο ανιχνευτή.

Η ομάδα, απέδειξε πως όταν χρησιμοποιηθεί η προσέγγιση της εικόνας – φάντασμα, μπορεί να επιτευχθεί ένα τέλειο αντίγραφο του αρχικού σχήματος και η πληροφορία θα μπορούσε να ανακτηθεί.

Η συγκεκριμένη μέθοδος, “υπόσχεται” να προσφέρει μια νέα προσέγγιση για τη δυναμική απεικόνιση των κυματομορφών υπερταχείας που θα μπορεί να εφαρμοστεί στις επικοινωνίες, την τηλεπισκόπηση και τη υπερταχεία φασματοσκοπία.

Τα αποτελέσματα της έρευνας παρουσιάστηκαν πρόσφατα στο περιοδικό “Nature Photonics” και ανοίγει νέες προοπτικές για την εικόνα-φάντασμα στο πεδίο του χρόνου.