Mohammedovo šmírovací oko  
Islam připravuje pro americké zpravodajce zařízení, které odhalí kamufláž na kilometry daleko.

 

Zvětšit obrázek
Joseph Meola z laboratoří Air Force Research měří změny v laserovém paprsku, který se jako odraz vrací z různých vzorků umístěných až 1,6 km daleko. Prototypy přístroje testují na Wrightově a Pattersonově letecké základně. (Kredit: Anthony Absi, Air Force Research Labs)

Mohammed Islam pracuje na univerzitě v Michiganu, je profesorem elektrotechniky, informatiky a biomedicínského inženýrství. Pro armádu a bezpečnostní složky USA jeho tým vyrobil, prý z běžně dostupných součástek telekomunikační techniky,  „pár očí“, které jsou schopny o tom, na co se podívají, zjistit podstatné věci i „ve tmě“..


 
Základem nového zařízení je laser s vysokorychlostním detektorem paprsků spektra zvaného infračervené světlo. Většina laserů vyzařuje světlo jedné vlnové délky (barvy). Islamův super-kontinuální laser vysílá úzký svazek složený z vícero vlnových délek. A protože všechny spadají do oblasti „infra“, je veškeré počínání s tímto udělátkem lidskému zraku skryto.

 

 

Mohammed Islam.
A některé z jeho nápadů (zde)

Islam nepřichází ale jen s klasickým nočním šmírováním. Fígl je v tom, čemu vědci říkají "spektrální otisky prstů".  Část paprsků vyslaných směrem k pozorovanému objektu se vrací mírně pozměněna. Vyslané paprsky doznávají změn podle charakteru předmětu, na který dopadnou.  Různé povrchy absorbují jiné frekvence a kromě síly absorpce určitých vlnových délek  i o to, že odražené paprsky  nesou novou informaci. Jsou do nich zapsány ozvěny vibrací molekul, z nichž je látka zhotovena. Různé látky a předměty se tak mohou prozradit  charakteristickým spektrálním otiskem.  Ty lze jednou pro vždy uchovat v paměti počítače.  Sledovaný prostor stačí laserem jen přeskenovat a vhodně vybavený notebook na obrazovce vykreslí klasický obrázek „nočního vidění“, navíc doplněný nepravými barvami – podle vkusu koho co zajímá, zda spíše něco z masa a kostí, nebo kovového a případně typ kovu a plastu. 
To, co se při prostém pohledu jeví jako nezřetelný zelený flek, může pod neviditelným světlem infračerveného laseru doznat změn a vykreslených hranatých tvarů i s doplňující poznámkou chemického složení maskovací barvy. 

 

Proslýchá se, že některé armády již dnes ve svých strojích na zabíjení k identifikaci cílů spektrální otisky používají. Zatím ale mají pracovat jen s denním světlem a tak když je pošmourno, mívají problém. Novému zařízení by ani tma neměla vadit. Ideálním parťákem mají být drony ve výšce několika kilometrů.

 

 


Širokopásmový infračervený laser není vědeckou novinkou. Islamovo prototypové zařízení je zajímavé především tím, že je silnější a hodně slibuje těm, co jsou při penězích. V současné době zkouší 25,7 wattovou verzi a koncem roku má přijít na řadu 50-wattový prototyp.

 

Z dobrého nápadu by měl těžit  i „civilní“ sektor.  Chemické laserové skenování by mohlo nahradit například detekční rámy na letištích a v soudních budovách. Stávající technologie sice také odhaluje výčnělky a „boule“, pokud jsou tam, kde bychom je na těle neměli mít, ale chemické složení těchto  „novotvarů“ jí zůstává skryto. Proto také na nás mnohde chtějí, abychom si zuli boty a poslali je pod rentgen. Pro Islamův laser by nemělo být problém zjistit ani to, v čem se kolemjdoucí procházejí...

 

Ti, co se v optoelektronice vyznají tvrdí, že sestavit širokopásmový infračervený laser není tak složité.  V Michigenu již ale mají náskok, pěti-wattové zařízení zkoušeli již v loňském roce a mělo dohlédnout až kilometr. Pocit z dobře vykonané práce by dalším úspěšným měly zhatit jisté patentové pasti, pokud by chtěli dát podobný produkt na trh.

 

Literatura: Power scalable >25W supercontinuum laser from 2-2.5 μm with near diffraction limited beam and low output variability, Optics Letters   www.opticsinfobase.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-38-13-2292
University of Michigan

Datum: 26.06.2013 15:36
Tisk článku

Související články:

US Army testuje Strykery s umělou inteligencí     Autor: Stanislav Mihulka (09.10.2017)
Drony dostaly Helios, první obranný antilaserový laser     Autor: Stanislav Mihulka (09.09.2016)



Diskuze:

Výstižný nadpis a popis.

Z Z,2013-06-27 07:14:19

Nie je nad výstižný nadpis a popis článku na hlavnej stránke. Vďaka za pobavenie. Čakal som článok o sofistikovanej kamufláži Al-Káidy, Talibanu či Iránu pre svojich amerických spravodajcov. Až americký dron s "Mohamedovým okom" Američana Mohammeda Islama trafí nejakého islamského bojovníka, tak sa jeho spoločníci asi smiechu nezdržia.

Odpovědět

No

Honza Dobrák,2013-06-27 00:42:12

Proč autor nikde neuvedl, že se jedná o prachobyčejnou ramanovskou spektroskopii?

Ta se už dneska využívá mj. k ověřování autenticity uměleckých děl nebo původu léků (aniž byste museli otevřít krabičku).

Odpovědět


Protože

Jarda Molnar,2013-06-27 08:54:43

nejde jen o rozptyl a Ramanovu spektroskopii (stokesovy a antistokesovy linie).

Odpovědět

To si jeden

Jarda Molnar,2013-06-26 17:33:08

taky udělal srandu z proroka a od té doby se na veřejnosti objevuje jen sporadicky. Svatá inkvizice je stále stejná!

Odpovědět

Superkontinuální laser

Xavier Vomáčka,2013-06-26 16:17:45

Technická poznámka: laser je přece definován jako koherentní záření, s čím více užší spektrun, tím více laser. Svazek světla může být tvořeno více lasery, ale ("super") kontinuálním spektru nemůže být ani řeč, protože by to pak zase nebyl laser (pokud smíchám nekonečné množství laserů o různých středních kmitočtech, výsledkem už nebude laser).

Odpovědět


Pozor!

Josef Pazdera,2013-06-26 16:41:59

Autoři prototypu termín supercontinuum laser pro svůj výtvor používají. Jde o pásmo 2-2.5 μm. Proti označení nic nenamítal ani referee v časopisu Optics Letters. Pod článkem je odkaz na zdroj. Slovo superkontinuální laser dali dokonce i do názvu článku.

Odpovědět


Xavier Vomáčka,2013-06-26 17:10:28

Dík za odpověd. Pak už mi zbývá jedině výkřik Miloše Kopeckého: "Karbonizujte koksohydráty! Termujte nukleáty! Akcelerujte moderáty! Ohřejte mi párek!"

Odpovědět


Tenhle výkřik zazněl z úst Rudolfa Hrušínského

Pavel S,2013-06-26 19:39:20

a nikoli z úst Miloše Kopeckého.

Odpovědět


Je to správně

Pavel Hudecek,2013-06-26 22:22:17

Superkontinuální lasery se vyznačují tím, že generují široké, spojité spektrum.
http://en.wikipedia.org/wiki/Supercontinuum

Je nutné si uvědomit, že laser dělá laserem stimulovaná emise. Jejím typickým důsledkem je monofrekvenční, koherentní světlo. Ale není to principiálně nutné.

Odpovědět


Těsně mě předběhl pan Hudeček :-)

Pavel Brož,2013-06-26 23:03:56

tak už tady jen vkopíruju, co jsem mezitím napsal, byť už jádro toho sdělení zaznělo.

Laser není synonymem pro monochromatické záření. Slovo laser je zkratkou Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, podobně jako maser je zkratkou z Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation, v obou případech jde tedy o zdroje elektromagnetického záření, které je „zesílené“ pomocí stimulované emise. V tomto názvu není dokonce ani nic o koherenci, přesto ale je aspoň částečná koherence nezbytným průvodním jevem maserů či laserů.

To, co je tedy pro fungování maserů i laserů podstatné, je využití stimulované emise. Existují dva typy emise, spontánní a stimulovaná. Běžné zdroje světelného či mikrovlnného záření využívají emisi spontánní – nějaká látka je dodáním energie excitována (např. dodáním tepla při průchodu elektrického proudu tenkým wolframovým drátkem, anebo zahřátím nějakého nehořlavého tělesa ve výhni, atd.). Při této excitaci se atomy či molekuly oné látky dostávají do vyššího energetického stavu – typicky se např. elektrony té látky dostávají na vyšší energetické orbity, nicméně existují i jiné mechanismy. U spontánní emise pak tyto elektrony po nějakém čase samy o sobě spontánně padají do nižších hladin, přičemž vyzařují elektromagnetické záření o energii rovnající se rozdílu mezi energiemi příslušných hladin.

U stimulované emise jde opět o vyzařování excitované látky, ovšem jde o proces nikoliv spontánní, ale stimulovaný vnějším elektromagnetickým polem. Jádrem pudla pro fungování laseru i maseru je vyladit parametry vnějšího prostředí, buzené látky, a budícího vnějšího elektromagnetického pole tak, aby budící vnější vlna „potkávala“ více elektronů na té vyšší energetické hladině, než na té nižší (tzn. aby byla splněna jinak nepřirozená podmínka tzv. „inverze hladin“). Toho se dosahuje vhodným výběrem budící látky umožňující přechody mezi více hladinami, které jsou ale různě rychlé – díky tomu je pak při vhodném výběru možno „pumpovat“ elektrony dodáváním vnější energie na hladinu A, odkud pak rychle padají na „dlouhožijící“ hladinu B, odkud jsou pak „strhávány“ vnější vlnou na základní hladinu C.

Je nutné zdůraznit, že elektromagnetické záření nemusí být generováno pouze spontánní nebo stimulovanou emisí – tak např. synchrotronové záření (vznikající zrychleným pohybem nabitých částic v urychlovačích), Čerenkovovo záření (tj. brzdné záření vznikající při pohybu nabité částice větší rychlostí, než je rychlost světla v daném prostředí – ale samozřejmě menší rychlostí, než je rychlost světla ve vakuu), anebo inverzní Thompsonův rozptyl (kdy je měkké elektromagnetické záření získává energii rozptylem na rychlých nabitých částicích) jsou příklady, kdy elektromagnetické záření nevzniká ani spontánní, ani stimulovanou emisí.

Monochromatičnost je typickou vlastností záření generovaného systémy s malým počtem hladin, u nichž je splněna podmínka inverze hladin. Nicméně podmínky pro stimulovanou emisi je možné dosáhnout, byť mnohem obtížněji, i u systémů s mnoha takovými hladinami. Principiálně tedy nelze klást rovnítko mezi monochromatičnost a laser (ve smyslu „čím užší spektrum, tím více laser“).

Odpovědět


Xavier Vomáčka,2013-06-27 11:47:11

Díky za info pane Broži.

Ovšem, potom pokud platí tato definice, tak vlastně jsou naprosto všechny diody LED lasery se spojitým spektrem? Nebo se mýlím?

Odpovědět


Xavier Vomáčka,2013-06-27 11:48:40

Pro upřesnění: měl jsme na mysli, že laserové diody jsou velice úzkopásmové (např. pro optické přenosy) a obyčejná LED dioda má mnohem širší nekoherentní spektrum.

Odpovědět


To Xavier Vomáčka

Vojtěch Kocián,2013-06-27 14:56:26

Pokud se nepletu, tak klasická LED využívá spontánní emisi a nikoliv stimulovanou. Tedy elektrony se vybudí do vyšší hladiny průchodem elektrického proudu, ale zpět na původní už spadnou (rekombinují) samy za vyzáření příslušného fotonu. Pro definici toho, co je a co není laser je důležitá ta stimulace. Tedy nenechat elektrony z vyšších hladin padat jako jablka, ale očesat je působením vnější síly (fotonem se správnou energií). Laserové diody se pro komunikaci používají nejen proto, že mají úzké spektrum, ale také mají právě díky stimulované emisi řádově nižší dosvit a to jim umožňuje pracovat na vyšších frekvencích. Na frekvencích řádu desítek gigahertzů už totiž klasická LED jen nezajímavě svítí.

Odpovědět


on to už přesně zodpověděl pan Kocián

Pavel Brož,2013-06-27 21:32:49

takže vlastně tímto jen potvrzuji, že jsem Vaši otázku četl a neignoroval. Všechny druhy luminiscence, včetně elektroluminiscence, jsou založeny na spontánní, nikoliv indukované emisi. Při indukované emisi se zesiluje vnější elektromagnetická vlna, přesněji se při každém "stimulovaně stržené" fotonu zvětšuje o jedničku počet fotonů odpovídající frekvence. Ta vnější vlna může být superpozicí mnoha různých frekvencí, nicméně pro ten stimulovaný přechod je důležité, že právě ta vlnová komponenta s odpovídající frekvencí tam musí být přítomna, bez ní to nejde. "Stimulovaně vyzářený" foton je vyzářen navíc do stejného směru, jaký má ta dílčí vlnová komponenta.

Oproti tomu u elektroluminiscence žádnou vlnu na začátku mít nemusíte, a fotony jsou vyzařovány v nahodilých směrech, byť mají energii pevně danou velikostí rekombinační energie děr a elektronů v příslušném přechodu. Rozhodně nejde o stimulovanou emisi.

Odpovědět



Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace