Onderzoekers hebben een nieuwe op laser gebaseerde techniek ontwikkeld die gelijktijdig LiDAR en chemische metingen op afstand kan uitvoeren. LiDAR, wat staat voor lichtdetectie en -bereik, gebruikt een laser om afstanden of afstanden te meten. Het toevoegen van chemische informatie aan LiDAR-metingen kan nuttig zijn voor toepassingen zoals het op afstand in kaart brengen van chemische stoffen, het detecteren van sporen van chemicaliën, het bewaken van industriële processen en kwaliteitscontrole.

"Door de samenstelling van de omgeving in kaart te brengen en te identificeren, kunnen we menselijke interacties en industriële processen van de toekomst uitbreiden met multidimensionale objectinformatie die verder gaat dan alleen bereik en detectie", zegt Bibek R. Samanta, technisch personeel bij Nokia Bell Labs.

Samanta zal het onderzoek presenteren op de Frontiers in Optics + Laser Science Conference (FiO LS)-bijeenkomst in Rochester, New York en online van 17-20 oktober 2022. Samanta's presentatie is gepland voor maandag 17 oktober 2022 oktober om 12:00 EDT (UTC—04:00).

Methoden combineren

De nieuwe techniek, die fotothermische spectroscopie en LiDAR combineert, lost chemische informatie op door sub-nanometer oppervlaktevervormingen te detecteren als gevolg van fotothermische absorptie van een pomplaser. Deze fotothermische effecten worden veroorzaakt door intensiteitsmodulaties van de pompstraal.

De onderzoekers gebruikten een swept-source laser als sondestraal om een ​​LiDAR-scan uit te voeren in een frequentiegemoduleerde continue golfconfiguratie. De pompstraal was een golflengte-gestabiliseerde infrarood laserdiode laser gemoduleerd met behulp van een chopper wiel. Beide bundels werden gecollimeerd, gecombineerd en gefocusseerd op dezelfde plek op ongeveer 8 centimeter afstand. Voor deze opstelling schatten de onderzoekers een axiale resolutie van ongeveer 150 micron in lucht en een beelddiepte van ongeveer 30 centimeter.

De onderzoekers testten hun nieuwe aanpak door gebruik te maken van een 3D-geprint transparant plastic blok met 500 micron diepe kanalen die epoxyhars bevatten vermengd met een groene acrylkleur of een bijna-infrarood (NIR) absorberende kleurstof. Ze waren in staat om oppervlakteverplaatsingen van 0,2 tot 0,3 nm waar te nemen die het gevolg waren van fotothermische absorptie van de epoxy die de NIR-kleurstof bevat. Dit kwam overeen met geschatte waarden en was ongeveer een orde van grootte groter dan de basisruis van het systeem.

Door het monster zijdelings te scannen, creëerden de onderzoekers een chemisch gevoelige LiDAR-scan die de locatie van de NIR-kleurstof liet zien, maar niet de groene acrylhars. Hoewel bij deze demonstratie een infraroodlaser werd gebruikt, konden andere golflengten worden gebruikt om andere materialen te identificeren.

"Met behulp van afstembare lasersystemen en een snel scannende geïntegreerde optische assemblage, zijn we van plan spectroscopische identificatie van veelvoorkomende huishoudelijke materialen te implementeren om een ​​5D-kaart van de omgeving te maken", legt Samanta verder uit. + Verder verkennen

Een nieuw lasergebaseerd chloreringsproces om hoge dopingpatronen in grafeen te creëren