📄 معروضة نسخة «بسيط» — «متقدم» غير جاهزة بعد. أضفه إلى المفضّلة للمساعدة في تسريعها. اطلب التحليل الكامل

الليدار العادي يشبه رسامًا يرسم منظرًا طبيعيًا لكنه لا يرى سوى ظلال رمادية. فهو يقيس المسافة إلى كل نقطة بدقة، لكنه لا يستطيع أن يقول ما هي: حجر أم خشب أم بلاستيك. لمعرفة التركيب، نحتاج إلى مطياف — وهو جهاز منفصل يعمل ببطء ولا يواكب الماسح الضوئي السريع.

النظام الجديد يحل هذه المشكلة بطريقة مختلفة. فبدلاً من ليزر واحد بطول موجي واحد، يستخدم مصدرًا عريض النطاق — مثل الضوء الأبيض الذي تمتزج فيه جميع الألوان. يرسل الليزر ومضات عشوائية، وتحمل كل ومضة مجموعة ألوان خاصة بها. يلتقط الضوء المنعكس كاشف واحد فقط — ليس كاميرا بملايين البكسلات، بل نقطة بسيطة. قد يبدو ذلك غير كافٍ، لكن هنا يأتي دور فوتومتري الترميز: تُعطى كل ومضة نمطًا مميزًا، ومن استجابة الكاشف يُستعاد الشكل واللون معًا.

السرعة هائلة: 60.5 مليون خط في الثانية — وكأن الرسام يستطيع رسم ناطحة سحاب كاملة في لحظة. الدقة حتى 0.02 ملليمتر تسمح برؤية خدش على عملة معدنية. والطيف بدقة 1.4 نانومتر في نطاق 1100–1250 نانومتر يُظهر الجزيئات الموجودة في النقطة. الجهاز نفسه يبني خريطة ثلاثية الأبعاد ويحدد ما أمامه — ورقة نبات، أو قطعة معدن، أو قطرة زيت.

التطبيقات العملية قريبة بالفعل. في الزراعة الدقيقة، سيساعد الجهاز في إضافة الأسمدة فقط حيث تكون هناك حاجة إليها. في المصنع — فحص جودة القطع فورًا. وفي مراقبة البيئة — متابعة تركيب الانبعاثات أو حالة الغابات. كل ذلك دون مطيافات ضخمة وقياسات طويلة.

الرسام من التشبيه الأول حصل أخيرًا على الألوان: فهو الآن لا يكتفي برسم الخطوط العريضة، بل يرسم لوحة ملونة للعالم — بسرعة وبتفاصيل لم يسبق لها مثيل.

الملخص الأصلي

كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2604.21742

Light detection and ranging (LiDAR) is widely used in autonomous systems and industrial metrology; however, the simultaneous acquisition of three-dimensional (3D) structure and broadband spectral information remains challenging, as conventional hyperspectral LiDAR relies on wavelength-scanning or spectrometer-based detection that limits speed. Here, we demonstrate a hyperspectral 3D ghost imaging LiDAR that eliminates these bottlenecks. By combining a stochastic broadband laser with single-pixel detection, and integrating spatiotemporal encoding with spectral ghost imaging in a time-of-flight framework, the system enables pulse-resolved recovery of spatial and spectral information. Consequently, we achieve a line-scanning rate of 60.5 MHz (point rate 1.8 GHz) and a ranging precision of 0.02 mm within a 10 {\mu}s integration time. Each voxel contains a 1.4 nm resolution spectrum over 1100-1250 nm, enabling simultaneous 3D imaging and chemical identification. This approach provides a route to high-speed hyperspectral LiDAR for environmental monitoring, precision agriculture, and industrial inspection.