利用光子反彈可對(duì)角落處物體成像

受光子放大和光子在室內(nèi)被物體和墻壁反彈現(xiàn)象的啟發(fā)，美國(guó)麻省理工學(xué)院、哈佛大學(xué)、威斯康星大學(xué)和萊斯大學(xué)的科學(xué)家利用先進(jìn)的光學(xué)系統(tǒng)追蹤反彈的光子，從而能夠“看到”隱藏在屋內(nèi)拐角處無法直接看到的物體。該技術(shù)在未來有望成為減災(zāi)和無損生物醫(yī)學(xué)成像的無價(jià)之寶。

麻省理工學(xué)院研究生奧特克萊斯特·古普塔表示，當(dāng)光子從墻上反彈并射在室內(nèi)拐角處暗藏物體上被反射回來時(shí)，利用光子環(huán)繞和反彈的時(shí)間數(shù)據(jù)，他們能夠獲取有關(guān)物體幾何形狀的信息。

先進(jìn)光學(xué)系統(tǒng)主要由超快激光器和兩維超快掃描照相機(jī)組成，它們的工作頻率可達(dá)每秒萬億次。科學(xué)家用它們能在1s內(nèi)拍攝數(shù)10億張圖像，通過分析反彈光子的運(yùn)動(dòng)狀況“看到”室內(nèi)拐角處的物體。

超快掃描照相機(jī)與其他照相機(jī)不同，它是根據(jù)光子進(jìn)入照相機(jī)的時(shí)間來成像。古普塔說，這樣的成像方式為人們提供了了解光子需要多長(zhǎng)時(shí)間被反彈回來的良好途徑。如果在拐角處存在某種物體的話，光子返回得越快則進(jìn)入超快掃描照相機(jī)的時(shí)間就越早。他們用超快掃描照相機(jī)捕捉和計(jì)算光子數(shù)，每張圖像上有3個(gè)或更少的光子。通過快速大量的成像來生產(chǎn)掃描圖像，幫助他們決定光子傳輸?shù)木嚯x（以cm計(jì)算）。當(dāng)數(shù)據(jù)收集完成后，他們便能了解拐角處暗藏物體的基本幾何形狀和三維成像。

新的成像技術(shù)具有眾多潛在的應(yīng)用，其中包括在救災(zāi)方面的應(yīng)用。古普塔認(rèn)為，如果有房屋倒塌，新技術(shù)能夠幫助救災(zāi)人員知道廢墟內(nèi)是否有人存在。事實(shí)上，新技術(shù)幾乎適用于各種各樣的災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)，特別是需要了解內(nèi)部具體情況以及角落處是否有人的火災(zāi)，火災(zāi)的危險(xiǎn)程度以及有害環(huán)境，由此人們不會(huì)冒險(xiǎn)派人進(jìn)入燃燒的房屋內(nèi)，新技術(shù)可以極大地減少救災(zāi)人員可能面對(duì)的威脅。

此外，新技術(shù)十分有望被用作無損或非侵害生物醫(yī)學(xué)成像，幫助醫(yī)生掌握病人皮下組織的情況。這是科學(xué)家目前要著手研究的課題。古普塔表示，根據(jù)典型的時(shí)間表，研發(fā)展示到產(chǎn)品推出，新技術(shù)商業(yè)化需要5～10年的時(shí)間。

（摘自《科技日?qǐng)?bào)》）