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研究人员展示了化学敏感的LiDAR方法

研究人员开发了一种新的基于激光的技术,可以同时执行激光雷达和远程化学测量。LiDAR代表光检测和测距,它使用激光来测量距离或范围。将化学信息添加到LiDAR测量中可能对远程化学绘图、检测微量化学品、监控工业过程和质量控制等应用很有用。

诺基亚贝尔实验室的技术人员BibekR.Samanta说:“通过映射和识别环境的组成,我们可以通过多维对象信息来增强未来的人类互动和工业流程,而不仅仅是测距和检测。”

Samanta将在2022年10月17日至20日在纽约罗切斯特和在线举行的光学+激光科学前沿会议(FiOLS)会议上介绍这项研究。Samanta的演讲定于2022年10月17日星期一美国东部时间12:00(UTC—04:00)。

组合方法

新技术结合了光热光谱和激光雷达,通过检测泵浦激光器的光热吸收引起的亚纳米表面变形来解析化学信息。这些光热效应是由泵浦光束的强度调制引起的。

研究人员使用扫频激光作为探测光束,以调频连续波配置执行LiDAR扫描。泵浦光束是使用斩波轮调制的波长稳定的红外激光二极管激光器。两束光束被准直、组合并聚焦在大约8厘米外的同一个点上。对于这种设置,研究人员估计空气中的轴向分辨率约为150微米,成像深度约为30厘米。

研究人员通过使用3D打印的透明塑料块测试他们的新方法,该塑料块具有500微米深的通道,其中含有环氧树脂,混合绿色丙烯酸或近红外(NIR)吸收染料。他们能够观察到由含有NIR染料的环氧树脂的光热吸收引起的0.2到0.3nm的表面位移。这与估计值一致,大约比系统的基线噪声大一个数量级。

通过横向扫描样品,研究人员创建了一种化学敏感的激光雷达扫描,显示了NIR染料的位置,但没有显示绿色丙烯酸树脂的位置。尽管在该演示中使用了红外激光,但其他波长也可用于识别其他材料。

“使用可调谐激光系统和快速扫描集成光学组件,我们计划对常见的家用材料进行光谱识别,以创建环境的5D地图,”Samanta进一步解释说。

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