Resultat av förskjutning erhållna från Fouriertransform av fasmoduleringen av 1D-skanning av provet. Kredit:Nokia Bell Labs
Forskare har utvecklat en ny laserbaserad teknik som samtidigt kan utföra LiDAR och kemiska mätningar på distans. LiDAR, som står för ljusdetektion och avstånd, använder en laser för att mäta avstånd, eller avstånd. Att lägga till kemisk information till LiDAR-mätningar kan vara användbart för applikationer som fjärrstyrd kemisk kartläggning, detektering av spårmängder av kemikalier, övervakning av industriella processer och kvalitetskontroll.
"Genom att kartlägga och identifiera miljöns sammansättning kan vi utöka mänskliga interaktioner och framtida industriella processer med flerdimensionell objektinformation utöver bara avstånd och detektering", säger Bibek R. Samanta, teknisk personal på Nokia Bell Labs.
Samanta kommer att presentera forskningen vid Frontiers in Optics + Laser Science Conference (FiO LS) möte som hålls i Rochester, New York och online 17-20 oktober 2022. Samantas presentation är planerad till måndagen den 17 oktober 2022 oktober kl. 12:00 EDT (UTC—04:00).
Kombinera metoder
Den nya tekniken, som kombinerar fototermisk spektroskopi och LiDAR, löser kemisk information genom att detektera subnanometer ytdeformationer på grund av fototermisk absorption av en pumplaser. Dessa fototermiska effekter orsakas av intensitetsmoduleringar av pumpstrålen.
Forskarna använde en laser med svepkälla som en sondstråle för att utföra en LiDAR-skanning i en frekvensmodulerad kontinuerlig vågkonfiguration. Pumpstrålen var en våglängdsstabiliserad infraröd laserdiodlaser modulerad med användning av ett chopperhjul. Båda strålarna kollimerades, kombinerades och fokuserades på samma plats cirka 8 centimeter bort. För denna uppställning uppskattade forskarna en axiell upplösning på cirka 150 mikron i luft och ett bilddjup på cirka 30 centimeter.
Utredarna testade sitt nya tillvägagångssätt genom att använda ett 3D-tryckt transparent plastblock med 500 mikron djupa kanaler innehållande epoxiharts blandat med antingen en grön akrylfärg eller en nära-infraröd (NIR) absorberande färg. De kunde observera ytförskjutningar på 0,2 till 0,3 nm som resulterade från fototermisk absorption av epoxin innehållande NIR-färgämnet. Detta stämde överens med uppskattade värden och var ungefär en storleksordning större än systemets baslinjeljud.
Genom att skanna provet i sidled skapade forskarna en kemiskt känslig LiDAR-skanning som visade platsen för NIR-färgämnet men inte det gröna akrylhartset. Även om en infraröd laser användes i denna demonstration, kunde andra våglängder användas för att identifiera andra material.
"Med hjälp av avstämbara lasersystem och en integrerad optisk enhet med snabb skanning planerar vi att implementera spektroskopisk identifiering av vanliga hushållsmaterial för att skapa en 5D-karta över miljön," förklarar Samanta vidare. + Utforska vidare
