Луч, который видит сквозь туман экспресс
Инфракрасный свет с длиной волны около трёх микрометров — рабочий диапазон для распознавания молекул: каждая молекула поглощает свет на своих характерных частотах, оставляя «отпечатки пальцев». Но до сих пор приборы для этого диапазона не могли одновременно давать широкий охват частот, достаточную мощность и точность, привязанную к атомным стандартам.
Новая система использует два ближних инфракрасных лазера, частоты которых точно отслеживаются по атомным часам. Их лучи смешиваются в специальном кристалле, рождая средний инфракрасный свет с перестройкой от 3 до 3,7 микрометра. Мощность превышает 45 милливатт, а абсолютная точность частоты — 7,2 мегагерца, что сравнимо с шириной спектральной линии газа.
Эта точность позволила разобраться с давней проблемой в фотонных чипах: поглощение света, вызванное атомами водорода, попавшими в нитрид кремния. Удалось снизить потери в 88 раз. Также выяснилось, что фундаментальный предел для среднего инфракрасного диапазона в интегральной фотонике задаёт поглощение на колебаниях атомов в кварцевом стекле оболочки.
Вторая демонстрация — лидар, который не только измеряет расстояние до цели, но и определяет её химический состав, даже сквозь оптически плотный туман. Это открывает путь к системам машинного зрения, которые «видят» не только форму, но и материал объекта в сложных погодных условиях.
Средний инфракрасный диапазон называют «областью отпечатков пальцев», потому что здесь лежат самые сильные и характерные линии поглощения большинства молекул.