Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
При приложении напряжения к нелинейному кристаллу из шума выделяется изображение. Производя некоторую перенастройку прикладываемого напряжения, добиваются улучшения четкости изображения (см. постепенный переход картинок сверху вниз и слева направо). При переходе через критическое значение напряжения изображение снова становится размытым (см. картинку справа внизу). (Image: Jason Fleischer/Dmitry Dylov)

Ёжик в тумане

Ключевые слова:  лазер, нелинейный кристалл

Опубликовал(а):  Клюев Павел Геннадиевич

08 апреля 2010

PRINCETON, N.J., April 2, 2010 – Прикладывая к кристаллу нелинейного материала напряжение, можно увидеть скрытые от глаз объекты – недоступные пилотам авиалайнеров из-за тумана или облаков, скрытые от глаз врача внутри нашего тела.

Метод, разработанный инженерами Принстонского университета (Princeton University), самым удивительным образом превращает неразличимое глазом изображение (будь ли в тумане, или под толщей мутной воды) в четкую картинку. При этом используются рассеянные в среде лучи, то есть как раз те самые, из-за которых и не удается четко-ясно рассмотреть объект.

«Считается, что шум – вредное явление, - говорит Джейсон Фляйшер (Jason Fleischer), старший преподаватель электротехники в Принстонском университете (assistant professor of electrical engineering at Princeton), - но иногда шум и сигнал могут взаимодействовать, и энергию, которую несет шум, можно использовать для усиления полезного сигнала. Фактически, для слабых сигналов, например, нечетких изображений предметов, можно использовать именно такой метод усиления изображения.

В будущем такой метод может существенно улучшить возможности диагностики плода малыша в утробе матери, а также улучшить навигацию в штормовую погоду или во время турбулентности. Потенциальное применение он может найти и в системах ночного видения, мониторинге подводных коммуникаций (например, колонны мостов).

Результаты исследований метода были опубликованы в онлайн-журнале Nature Photonics 14 марта с.г..

В эксперименте же ученых лазерный луч пропускался через стеклянную пластинку с вырезанными на ней символами букв и цифр, подобно тем, которые используются на таблицах для проверки зрения. Выходящий луч направлялся в фотодетектор и на экране монитора отображались нанесенные символы.

Затем между пластинкой и фотоприёмником поместили рассеивающую пленку, что-то вроде целлофана. Изображение, которое наблюдалось на экране монитора, стало нечетким, расплывчатым.

Однако, между приёмником и тонкой рассеивающей пленкой поставили нелинейный кристалл ниобата бария-стронция (strontium barium niobate - SBN), который «смешивал» различные части изображения, что привело к взаимодействию «шума» и «сигнала», то есть искаженных и неискаженных частей картинки. Прикладывая напряжение к кристаллу, ученым удалось прояснить изображение на экране.

«Мы использовали шум, чтобы выделить сигнал, - объясняет г-н Дылов (Dylov) – выпускник Принстонского университета, - это как будто у Вас есть фотография человека на каком-либо фоне. Фотография размытая. Мы «выделяем» образ человека, делаем его более четким, а фон – еще более размытым».

Техника стохастического резонанса достаточно известна. Однако она ограничена вполне определенными значениями уровня шума, в противном случае выделить полезный сигнал просто не удастся.

Теория Дыхлова и Фляйшера может найти весьма полезные применения в различных областях науки и техники. Исследователи будут продолжать работу в этом направлении. Они будут пытаться улучшить качество получаемых изображений, используя знания из области ультразвуковых исследований.


Источник: Noise Turned into Vision



Комментарии
Очень интересно. И это уже применяется в медицине? Как бы узнать поподробнее...
Клюев Павел Геннадиевич, 08 апреля 2010 16:26 
не думаю...это всего лишь исследования
Если это только начало, всё равно обнадёживающе. Успехов в работе на благо...
Л В А, 08 апреля 2010 22:23 
Интереснейшая статья либо полная липа с намёками. Такие вещи обычно секретятся. Так что третий вариант - приоткрывают, как в физике горения то что было сделано лет 20назад.
Клюев Павел Геннадиевич, 08 апреля 2010 23:54 
Да, я с Вами согласен. Честно говоря, сам удивился
этому, когда переводил. Хотя ведь конкретных цифр и
данных не сказано, но все же общую картинку оин
набросали...
Пастух Евфграфович, 09 апреля 2010 13:11 
Какие тут секреты - плёнка имеет стабильные параметры, это Вам не шумы эфира, так что так себе, подбери кристалл с "обратным" преобразованием и всё, дорогие игрушки. Ещё бы про приложения для передачи лазером на определённой зелёной частоте под водой дописали, пыль на линзах или про искусственный хрусталик + катаракту, интереснее для школьников было бы.
Gromolyot, 11 апреля 2010 13:07 
Механизм работы из описанного не понятен. Возникла пара асоциаций:
- лазерное зондирование с использованием обращённого волнового фронта, это когда часть рассеянного-отражённого сигнала предшествующего импульса поступает в резонатор для формирования последующего импульса;
- применение поляризаторов от простейшего устранения бликов до более сложных случаев (поляризационная микроскопия).
Может кристалл динамический поляризатор?
Из описания эксперимента не понятно о чем он. Конечно, сигнал от объекта рассеивается пленкой и на приемнике возникает размытое изображение. Но что происходит с рассеянным сигналом когда он проходит через нелинейный кристалл и попадает на приемник.Было правильное замечание что полиэтиленовая пленка является поляризатором и может быть игра идет на поляризации света.
Клюев Павел Геннадиевич, 13 апреля 2010 10:37 
Подумаю над этим вопросом. Кому интересно - смотрите
через пару дней
Да товарищи из принстона просто учебников не
читали, а сразу в экспериментаторы. Есть
например класс фоторефрактивных материалов (тот
же ниобат лития), с помощью которых делают
такие же вещи уже лет 15 точно (и у нас и у них
в промышленных масштабах). Например системы
слежения со спутников за объектами при сильно
зашумленном сигнале. Где в годах 98-2001 в
журнале "Мир науки" даже обширная статья по
этой проблематике была.
Л В А, 14 апреля 2010 23:27 
Приходилось использовать плёнки, в т.ч. полиэтиленовую для сугубо технических видов деятельности. Поляризации степень изначально маленькая, затем аккуратно растягиваете её, предварительно определив первоначальную ориентацию и получаете степень от 40 до 60%.Для таких результатов годится далеко не всякая плёнка.
По поводу фоторефрактивных Вы правы, да, используются, есть и другие способы. Если данная статья представляет интерес, то там были использованы либо малоизвестные эффекты, либо какая-нибудь нелинейная дисперсионная среда. Возможно твёрдый раствор в означенном в статье материале. Во всяком случае это проще.
Обратите внимание чем и как светили.

Ну а так настораживает, что второго апреля. Может оригинал всё же первого?

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Ну что, Данила-мастер, не выходит каменный цветок ?
Ну что, Данила-мастер, не выходит каменный цветок ?

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Броуновское движение скирмионов.Растягиваем графен правильно. Красное вино, кофе и чай помогают создавать материалы для гибкой носимой электроники. Металлическая природа кремния и углерода.

К 2023 году российские химики могут занять 4-е место в мире
Эксперты отметили рост числа научных публикаций отечественных ученых и сообщили, что к 2023 году российские химики могут занять 4-е место в мире по публикационной активности.
27 – 29 ноября в рамках юбилейных мероприятий Химического факультета МГУ и торжественной церемонии закрытия Международного года Периодической таблицы химических элементов эксперты подвели итоги 2019 г.

Итоги Менделеевского Года
28 ноября в Фундаментальной библиотеке МГУ состоялось торжественное закрытие Международного года Периодической таблицы химических элементов Д.И.Менделеева.

Константин Жижин, член-корреспондент РАН: «Бор безграничен»
Наталия Лескова
Беседа с К.Ю. Жижиным, заместителем директора Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова по научной работе, главным научным сотрудником лаборатории химии легких элементов и кластеров.

Мембраны правят миром
Коллектив авторов, Гудилин Е.А.
Ученые МГУ за счет детального изучения структурных и морфологических характеристик материалов на основе оксида графена и 2D-карбидов титана, а также моделирования их свойств, улучшили методы создания мембран для широкого круга практических применений.

Лекция про Дмитрия Ивановича и Наномир на Фестивале науки
Е.А.Гудилин и др., Фестиваль науки
В дни Фестиваля науки «NAUKA 0+» на Химическом факультете МГУ ведущие ученые познакомили слушателей с самыми современными достижениями химии. Ниже приводится небольшой фоторепортаж 1 дня и расписание лекций.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.