Du är huvudpersonen i en thriller. En morgon ringer en okänd person med förvrängd röst och säger: ”För att rädda din stad måste du lösa gåtan. Gå till koordinaterna. X markerar ledtråden.” Du skyndar dig till platsen och ser ett X på en avlägsen skylt, för långt bort för att kunna läsa. Du har skarpa ögon, men inte så skarpa. Vad gör du? En ny laseremitter utvecklad av ett team av forskare från Kina kan komma till undsättning.
Enligt studien som publicerats i Physical Review Letters omfattar den utvecklade anordningen flera laseremittrar som möjliggör superupplösande avbildning av mål som är så små som millimeter i skala från ett avstånd på 1,36 kilometer (0,85 miles) i en utomhusmiljö i stadsmiljö. Enheten avbildar framgångsrikt bokstavsformade fysiska mål som mäter 8×9 mm, med bokstavsbredder på 1,5 mm, placerade i den bortre änden av dess avbildningsområde.
Interferometri är en bildteknik som används flitigt inom astronomin och som fungerar genom att ljus från olika källor slås samman för att skapa ett interferensmönster. Dessa interferensmönster bildas när ljusvågor interagerar och antingen förstärker eller utplånar varandra beroende på deras fasförskjutningar. Dessa mönster innehåller detaljerad information om det objekt eller fenomen som studeras.
Intensitetsinterferometri är däremot inte beroende av att kombinera ljusamplituder eller bibehålla fasinformation, utan av att ljus från en enda källa mäts separat av två detektorer eller teleskop, och variationerna i deras registrerade intensiteter jämförs.
Genom att studera intensitetsfluktuationer, korrelationer och deras förändringar med avståndet mellan detektorerna kan man extrahera rumsliga detaljer om det objekt som studeras.
Experimentell schematisk bild. Den aktiva optiska intensitetsinterferometern består av två delar: källplanet och detektionsplanet. Källa: Phys. Rev. Lett. (2025). DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.180201
Vad utmärker intensitetsinterferometri? Den kan tränga igenom atmosfärisk turbulens och ignorera fel i teleskopoptiken, vilket gör den idealisk för högupplöst avbildning på långa avstånd. Ändå har dess tillämpningar främst varit begränsade till observation av ljusa stjärnor eller objekt som kan belysas med närliggande ljuskällor.
Forskare har försökt utvidga dess användningsområde till aktiva bildapplikationer såsom ljusdetektering och avståndsmätning (LiDAR), men bristen på lämpliga termiska ljuskällor och robusta algoritmer för bildrekonstruktion gör processen utmanande.
För att övervinna dessa problem skapade forskarna en intensitetsinterferometer med pseudotermisk belysning som uppnåddes genom att överlagra ljus från åtta fasoberoende lasersändare. Denna uppställning inkluderade två teleskop och ett infrarött lasersystem på en gemensam optisk bänk.
Lasersystemet producerade termisk belysning och rekonstruerade glesa, brusiga data som samlades in till en högupplöst bild med hjälp av en beräkningsalgoritm.
För att testa enhetens superupplösningsförmåga tillverkades bokstäverna ”USTC” av ihåliga, svärtade aluminiumplåtar som sedan täcktes med retroreflekterande plåtar och användes som ett komplext avbildningsmål placerat över en kilometer bort.
Databehandling. Källa: Phys. Rev. Lett. (2025). DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.180201
Med hjälp av den konstruerade aktiva intensitetsinterferometern lyckades forskarna demonstrera superupplösande avbildning av millimeterstora mål på ett avstånd av 1,36 km i en utomhusmiljö i stadsmiljö. Avbildningssystemet uppnådde en upplösning på 3 mm, vilket är 14 gånger högre än diffraktionsgränsen för ett enda teleskop, som vanligtvis ligger på cirka 42,5 mm.
När den har skalats upp för användning utanför laboratoriet kan denna enhet avsevärt påskynda framstegen inom långdistans, högupplöst fjärranalys, övervakning och icke-invasiv avbildning i utmanande miljöer.
Mer information: Lu-Chuan Liu et al, Active Optical Intensity Interferometry, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.180201
