Новый сенсор преодолевает ограничения оптики, отказываясь от линз

Исследователи из Университета Коннектикута представили революционный метод оптической визуализации, который позволяет получать изображения с высоким разрешением без использования линз. Технология, получившая название Multiscale Aperture Synthesis Imager (MASI), вдохновлена принципом работы радиоинтерферометров, таких как Event Horizon Telescope, сфотографировавший черную дыру.

Профессор Гоань Чжэн и его команда разработали новый сенсор, который достигает оптического сверхразрешения без линз. Автор: University of Connecticut

Ключевая проблема традиционной синтезированной апертуры в видимом свете — необходимость физической синхронизации нескольких датчиков с нанометровой точностью. MASI решает эту задачу вычислительным путем. Каждый сенсор в массиве независимо регистрирует дифракционную картину света, взаимодействующего с объектом. Затем алгоритмы восстанавливают из этих «сырых» данных полную информацию о световой волне (амплитуду и фазу) и программно синхронизируют измерения, создавая единое изображение с высоким разрешением.

Этот подход позволяет системе имитировать работу виртуальной апертуры, размер которой превышает возможности любого отдельного датчика. В результате MASI может с расстояния в несколько сантиметров достигать субмикронного разрешения, что сравнимо с возможностью рассмотреть мельчайшие детали на пуле или человеческом волосе с другого конца стола.

Изображение гильзы, полученное с помощью MASI. Автор: University of Connecticut

Технология открывает новые возможности в криминалистике, медицинской диагностике, промышленном контроле и дистанционном зондировании. Важное преимущество — линейная масштабируемость системы, в отличие от экспоненциального усложнения традиционной оптики при увеличении размеров.

Исследование, подробно описывающее разработку, было опубликовано в журнале Nature Communications.