Ученые исследовательской лаборатории армии США изложили свое технико-экономическое обоснование визуализации виртуальных призраков через турбулентность и обскуранты с использованием освещения лучом Бесселя в статье Applied Physics Letters, опубликованной 10 февраля.

Команде из трех человек стало любопытно, как адаптировать принцип визуализации призраков, чтобы направлять свет на цель через турбулентность и затемнения, что было бы полезно для применения в армии, сказал физик Рональд Мейерс, руководитель группы quantum в Управлении вычислительных и информационных наук.

По словам Мейерса, они изначально рассмотрели эту область исследований много лет назад, потому что ранние демонстрации изображений призраков включали статические приложения, которые были непрактичны для армии.

Исследователи получили награду Army Research and Development Achievement Award за выдающиеся исследования в 2009 году за первое изображение призрака удаленного объекта. На этот раз команда, в которую вошли Мейерс, математик Кит Дикон и метеоролог Арнольд Туник, применили другой подход.

Они сообщали о результатах в областях визуализации призраков, которые напрямую не связаны с визуализацией виртуальных призраков. Но все это привело к использованию технологии, сказал Мейерс.

Изображение призрака, впервые обнаруженное более 20 лет назад, представляет собой форму изображения, которая вычисляется, а не видна. Визуализация основана на квантовых свойствах, включающих два этапа - сначала анализ источника света, затем подсчет отраженных фотографий, сказал Мейерс. При визуализации виртуальных призраков обычно используется один детектор света вместо двух. Команда из ARL предложила пучок света без дифракции в качестве наиболее эффективного источника света при турбулентности.

Итак, ключевой составляющей уникальности недавнего подхода команды ARL является источник света - луч Бесселя. Хотя существуют другие источники света без дифракции, они использовали луч Бесселя, потому что он самовосстанавливается; он рассеивается при попадании в турбулентность или твердые частицы, а затем преобразуется.

"В армии часто вы работаете не в идеальных условиях", - сказал Мейерс. "Мы хотим повторить это в лаборатории. На самом деле во время исследования было два момента, когда мы знали, что это сработает: когда луч проходил сквозь мутную воду и когда изображение проходило через смещенную апертуру и преобразовывалось ".

Команда работала шесть или семь дней в неделю, собирая данные, проводя измерения и создавая компьютерный код, поскольку они были близки к доказательству принципа, сказал Дикон, который работал с Майерсом последние 20 лет. "Если вы допустите небольшую ошибку, вам придется начинать все сначала".

В своей демонстрации исследователи сравнили возможности визуализации VGI луча Бесселя с возможностями гауссовского лазерного луча. Каждый раз луч Бесселя создавал относительно точное изображение букв A-R-L, но изображение Гаусса не всегда было узнаваемым, сказал Мейерс.

Они обнаружили, что луч Бесселя нечувствителен к рассеянию объектов. Основываясь на их выводах, метод был бы полезен для визуализации объектов через растительность, лес или джунгли и даже за углами. В будущем виртуальная визуализация призраков может быть полезна при проведении специальных операций в сложных условиях для военного наблюдения.

Как и в случае со многими лабораторными проектами, исследование команды quantum имеет военные последствия и другие последствия, которые могут быть полезны для общества, например, посылать красный свет через ткани тела в качестве альтернативного лазерного источника для рентгеновских лучей, сказал он.

"Перед нами стоит задача иметь возможность проектировать будущее, видеть основу для приложений, тестировать идеи и корректировать", - сказал Мейерс. "Это одна из лучших работ, которые вы можете получить как ученый".