La caméra d'imagerie fantôme non linéaire à résolution temporelle utilise un cristal non linéaire pour convertir la lumière laser standard en motifs térahertz, permettant la reconstruction d'échantillons complexes à l'aide d'un seul pixel térahertz. Crédit :Université du Sussex
Une équipe de physiciens de l'Université du Sussex a développé avec succès la première caméra non linéaire capable de capturer des images haute résolution de l'intérieur d'objets solides en utilisant un rayonnement térahertz (THz).
Dirigé par le professeur Marco Peccianti du laboratoire de photonique émergente (EPic), Luana Olivieri, Le Dr Juan S. Totero Gongora et une équipe d'étudiants chercheurs ont construit un nouveau type de caméra THz capable de détecter les ondes électromagnétiques THz avec une précision sans précédent.
Les images produites à l'aide du rayonnement THz sont appelées «hyperspectrales» car l'image est constituée de pixels, chacun contenant la signature électromagnétique de l'objet en ce point.
Situé entre les micro-ondes et l'infrarouge dans le spectre électromagnétique, Le rayonnement THz pénètre facilement les matériaux comme le papier, vêtements et plastique de la même manière que les rayons X, mais sans être nuisible. Il peut être utilisé en toute sécurité même avec les échantillons biologiques les plus délicats. L'imagerie THz permet de « voir » la composition moléculaire des objets et de distinguer différents matériaux, tels que le sucre et la cocaïne, par exemple.
Expliquer la signification de leur réalisation, Le professeur Peccianti a déclaré:"Le défi principal des caméras THz n'est pas de collecter une image, mais il s'agit de préserver l'empreinte spectrale des objets qui peut être facilement corrompue par votre technique. C'est là que réside l'importance de notre réussite. L'empreinte de tous les détails de l'image est préservée de manière à ce que nous puissions étudier la nature de l'objet en détail. "
Rendu artistique du champ térahertz transmis par un objet abstrait. Crédit :Université du Sussex
Jusqu'à maintenant, des caméras capables de capturer une image hyperspectrale préservant tous les détails fins révélés par le rayonnement THz n'avaient pas été envisagées.
L'équipe d'EPic Lab a utilisé une caméra à pixel unique pour imager des échantillons d'objets avec des motifs de lumière THz. Le prototype qu'ils ont construit peut détecter comment l'objet modifie différents modèles de lumière THz. En combinant ces informations avec la forme de chaque motif original, la caméra révèle l'image d'un objet ainsi que sa composition chimique.
Les sources de rayonnement THz sont très faibles et l'imagerie hyperspectrale avait, jusqu'à maintenant, fidélité limitée. Pour surmonter cela, L'équipe de Sussex a braqué un laser standard sur un matériau non linéaire unique capable de convertir la lumière visible en THz. La caméra prototype crée des ondes électromagnétiques THz très proches de l'échantillon, similaire au fonctionnement d'un microscope. Comme les ondes THz peuvent traverser un objet sans l'affecter, les images résultantes révèlent la forme et la composition des objets en trois dimensions.
Le Dr Totero Gongora a déclaré :« C'est un grand pas en avant car nous avons démontré que toutes les possibilités explorées dans nos précédentes recherches théoriques sont non seulement réalisables, mais notre appareil photo fonctionne encore mieux que prévu. Lors de la construction de notre appareil, nous avons découvert plusieurs façons d'optimiser le processus d'imagerie et maintenant la technologie est stable et fonctionne bien. La prochaine phase de nos recherches consistera à accélérer le processus de reconstruction d'images et à nous rapprocher de l'application des caméras THz aux applications du monde réel ; comme la sécurité des aéroports, capteurs de voiture intelligents, contrôle qualité dans la fabrication et même des scanners pour détecter des problèmes de santé comme le cancer de la peau."
