ซ้ำกิกะเฮิรตซ์พัลส์ที่มีสีและรูปร่างของแต่ละบุคคลปลดล็อกศักยภาพใหม่ในการถ่ายภาพที่รวดเร็วและการประมวลผลด้วยเลเซอร์
ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโตเกียวและมหาวิทยาลัยไซตามะในญี่ปุ่นได้พัฒนาเทคนิคการมองเห็นที่เป็นนวัตกรรมใหม่ที่เรียกว่า "กระสวยสเปกตรัม" เทคนิคนี้สามารถสร้างพัลส์ระเบิด GHz และสร้างโปรไฟล์เชิงพื้นที่ได้พร้อมกัน
การสร้างและรูปร่างของพัลส์ที่มีการทำซ้ำสูงถือเป็นสัญญาณที่ดีเยี่ยมสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย รวมถึงการถ่ายภาพความเร็วสูง การประมวลผลด้วยเลเซอร์ และการสร้างคลื่นเสียง พัลส์กิกะเฮิรตซ์ (GHz) ที่มีช่วงเวลา ~0.01 ~ ~10 นาโนวินาทีมีประโยชน์อย่างยิ่งในการแสดงภาพปรากฏการณ์ที่เร็วมากและปรับปรุงประสิทธิภาพของการประมวลผลด้วยเลเซอร์
ปัจจุบัน แม้ว่าวิธีการสร้างพัลส์ระเบิด GHz มีอยู่ในอุตสาหกรรม แต่ความท้าทายยังคงมีอยู่ เช่น เอาต์พุตพลังงานพัลส์ที่ไม่มีประสิทธิภาพ การปรับช่วงพัลส์ได้ไม่ดี และความซับซ้อนของระบบที่มีอยู่ นอกจากนี้ การสร้างโปรไฟล์เชิงพื้นที่ของพัลส์ระเบิด GHz แต่ละอันยังมีจำกัด เนื่องจากการตอบสนองที่ไม่เพียงพอของตัวปรับแสงเชิงพื้นที่
เพื่อจัดการกับความท้าทายเหล่านี้ ทีมวิจัยที่กล่าวถึงข้างต้นได้พัฒนาโครงการใหม่
แนวทางนี้ประกอบด้วยพัลส์ที่สั้นมากจนกระจายในแนวนอนผ่านตะแกรงเลี้ยวเบน โดยใช้กระจกคู่ขนานเพื่อแยกพัลส์ออกเป็นความยาวคลื่นต่างๆ ในเชิงพื้นที่ พัลส์ที่อยู่ในแนวตั้งเหล่านี้สามารถปรับเชิงพื้นที่ได้โดยใช้ตัวปรับแสงเชิงพื้นที่ พัลส์มอดูเลตที่เกิดขึ้นซึ่งมีการหน่วงเวลาต่างกันในช่วง GHz จะสร้างพัลส์ระเบิด GHz ที่แยกสเปกตรัม โดยแต่ละพัลส์มีรูปร่างเฉพาะตัวในโปรไฟล์เชิงพื้นที่
วิธีการนี้ได้รับการรายงานว่าสามารถสร้างพัลส์ระเบิด GHz ได้สำเร็จ โดยมีความแปรผันของความยาวคลื่นและช่วงเวลาโดยไม่ต่อเนื่องกัน มันแสดงให้เห็นถึงการก่อตัวของโปรไฟล์เชิงพื้นที่รวมถึงการเลื่อนตำแหน่งและการแยกจุดสูงสุด การประยุกต์ใช้วิธีการนี้กับการถ่ายภาพสเปกตรัมที่เร็วเป็นพิเศษแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการจับพลวัตของแถบความยาวคลื่นต่างๆ พร้อมๆ กัน
วิธีการดังกล่าวช่วยให้สามารถถ่ายภาพด้วยความเร็วสูงพิเศษในช่วงเวลาต่ำกว่านาโนวินาทีถึงนาโนวินาที ทำให้สามารถวิเคราะห์ปรากฏการณ์ที่รวดเร็วและไม่เกิดซ้ำได้ การใช้งานที่มีศักยภาพ ได้แก่ การเปิดเผยปรากฏการณ์ที่เร็วมากที่ไม่รู้จักและการตรวจสอบกระบวนการทางกายภาพที่รวดเร็วในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรม ความสามารถในการกำหนดรูปร่างพัลส์ GHz ทีละรายการยังมีแนวโน้มที่ดีในการประมวลผลด้วยเลเซอร์และการบำบัดด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำ
แนวทางที่เป็นนวัตกรรมใหม่ของทีมส่งผลให้มีการออกแบบที่กะทัดรัดและเพิ่มความสามารถในการพกพา ทำให้เหมาะสำหรับใช้ในศูนย์วิจัยทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีอุตสาหกรรมที่หลากหลาย
เคอิทาโร ชิมาดะ ปริญญาเอก ผู้สมัครในภาควิชาวิศวกรรมชีวภาพที่มหาวิทยาลัยโตเกียวกล่าวว่า "โครงสร้างทางแสงที่เป็นเอกลักษณ์ของเราช่วยให้สามารถจัดการพัลส์ที่สั้นเกินขีดด้วยเส้นทางแสงสามมิติ ส่งผลให้เกิดการจัดการเชิงพื้นที่ของการระเบิด GHz อย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน"
เขากล่าวเสริมว่า "การปิดสเปกตรัมให้ช่วงพัลส์ระเบิด GHz ที่หลากหลายโดยมีช่วงเวลาตั้งแต่ 10 พิโควินาทีถึง 10 นาโนวินาที ผมเชื่อว่าการใช้งานที่ใช้เทคโนโลยีของเราสำหรับเป้าหมายที่หลากหลาย รวมถึงพลาสมา โลหะ และเซลล์ จะช่วยเร่งการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ได้ และนวัตกรรมทางเทคโนโลยีในอุตสาหกรรมและการแพทย์"
เทคโนโลยีที่เป็นนวัตกรรมนี้เปิดทางสู่การพัฒนาการถ่ายภาพที่รวดเร็วเป็นพิเศษ พร้อมผลกระทบต่อการวิจัยทางวิทยาศาสตร์และการใช้งานทางอุตสาหกรรม ความสามารถในการสร้างและก่อให้เกิดการระเบิดของพัลส์ GHz ไปพร้อมๆ กันทำให้เกิดเครื่องมืออเนกประสงค์สำหรับการศึกษาปรากฏการณ์ที่รวดเร็วและปรับปรุงกระบวนการที่ใช้เลเซอร์
