Pesquisadores desenvolveram uma nova técnica baseada em laser que pode realizar simultaneamente LiDAR e medições químicas remotas. LiDAR, que significa detecção e alcance de luz, usa um laser para medir distâncias ou alcances. Adicionar informações químicas às medições LiDAR pode ser útil para aplicações como mapeamento químico remoto, detecção de vestígios de produtos químicos, monitoramento de processos industriais e controle de qualidade.
"Ao mapear e identificar a composição do ambiente, podemos aumentar as interações humanas e os processos industriais do futuro com informações de objetos multidimensionais além de apenas alcance e detecção", disse Bibek R. Samanta, equipe técnica da Nokia Bell Labs.

Samanta apresentará a pesquisa na reunião Frontiers in Optics + Laser Science Conference (FiO LS), realizada em Rochester, Nova York, e on-line de 17 a 20 de outubro de 2022. A apresentação de Samanta está agendada para segunda-feira, 17 de outubro de 2022, às 12:00 EDT (UTC-04:00).

Métodos de combinação

A nova técnica, que combina espectroscopia fototérmica e LiDAR, resolve informações químicas detectando deformações superficiais subnanométricas devido à absorção fototérmica de um laser de bomba. Esses efeitos fototérmicos são causados ​​por modulações de intensidade do feixe da bomba.

Os pesquisadores usaram um laser de fonte de varredura como um feixe de sonda para realizar uma varredura LiDAR em uma configuração de onda contínua modulada em frequência. O feixe da bomba era um laser de diodo laser infravermelho estabilizado por comprimento de onda modulado usando uma roda de corte. Ambos os feixes foram colimados, combinados e focados no mesmo ponto a cerca de 8 centímetros de distância. Para esta configuração, os pesquisadores estimaram uma resolução axial de cerca de 150 mícrons no ar e uma profundidade de imagem de cerca de 30 centímetros.

Os pesquisadores testaram sua nova abordagem usando um bloco de plástico transparente impresso em 3D com canais profundos de 500 mícrons contendo resina epóxi misturada com uma cor acrílica verde ou um corante absorvente de infravermelho próximo (NIR). Eles foram capazes de observar deslocamentos de superfície de 0,2 a 0,3 nm que resultaram da absorção fototérmica do epóxi contendo o corante NIR. Isso estava de acordo com os valores estimados e era cerca de uma ordem de magnitude maior do que o ruído de linha de base do sistema.

Ao digitalizar a amostra lateralmente, os pesquisadores criaram uma varredura LiDAR quimicamente sensível que mostrou a localização do corante NIR, mas não a resina acrílica verde. Embora um laser infravermelho tenha sido usado nesta demonstração, outros comprimentos de onda podem ser usados ​​para identificar outros materiais.

"Usando sistemas de laser ajustáveis ​​e um conjunto óptico integrado de varredura rápida, planejamos implementar a identificação espectroscópica de materiais domésticos comuns para criar um mapa 5D do ambiente", explica Samanta. + Explorar mais

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