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Une caméra supraconductrice peut prendre des photos 3D à 1 100 mètres – High-teK.ca

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En utilisant une combinaison plutôt excitante de nanofils et de lasers, des physiciens de l’Université Heriot-Watt en Écosse ont créé un nouveau système de caméra capable de capturer des images 3D haute résolution jusqu’à un kilomètre (1 100 yards) de distance.

La technologie utilisée par le système de caméra est similaire au LIDAR (LIght Detection and Ranging), qui est essentiellement la même que le radar, mais avec de la lumière au lieu des micro-ondes. Essentiellement, le système scanne la cible avec un laser infrarouge de très faible puissance (250 microwatts), puis les nanofils détectent la lumière réfléchie. À titre de comparaison, un pointeur laser portable (légal) atteint généralement un maximum de 5 mW, soit environ 20 fois plus puissant que le laser utilisé par les physiciens écossais. En mesurant les changements très mineurs du temps de vol (combien de temps il faut à la lumière laser pour rebondir vers le récepteur), le logiciel peut produire une carte de profondeur de la cible avec une résolution d’un centimètre (0,4 pouce). En réalité, la configuration est beaucoup plus complexe que cela car il est vraiment très difficile de détecter un laser de 250 µW après qu’il a été diffusé par une cible à un kilomètre de distance.

Schéma illustrant le fonctionnement de la caméra de détection de profondeur kilométrique

Pour ce faire, les physiciens utilisent des nanofils de nitrure de niobium-titane supraconducteurs à faible bruit, capables de détecter des photons uniques à une longueur d’onde de 1560 nm (infrarouge, une longueur d’onde standard utilisée dans les télécommunications à fibre optique). Cependant, ces nanofils ne sont supraconducteurs qu’à des températures proches du zéro absolu, et les physiciens utilisent donc un système de réfrigération à cycle fermé qui maintient le capteur à environ -270 degrés Celsius (3K). Ce système à cycle fermé est essentiellement le même que votre réfrigérateur domestique, sauf que la vapeur d’hélium est utilisée à la place du HFC-134a (1,1,1,2-tétrafluoroéthane). Les physiciens ont opté pour un réfrigérateur à cycle fermé (au lieu de simplement verser un cryogène liquide) afin que le système complet soit portable. Avoir une portée d’imagerie de plus de 1 000 mètres n’est pas bon si vous êtes coincé dans le laboratoire, après tout.

La principale percée ici est l’imagerie haute résolution, à grande distance, avec une source de lumière très faible et sans danger pour les yeux. Il y a encore une mise en garde majeure – le réfrigérateur cryogénique en circuit fermé n’est ni petit ni bon marché – mais les physiciens disent qu’ils travaillent sur le remplacement des supraconducteurs par des semi-conducteurs conventionnels qui fonctionnent à température ambiante. Autant en profiter pour souligner que ce système n’est pas le même que Kinectqui projette un motif de lumière infrarouge et utilise ensuite une caméra pour voir comment votre main/corps/etc déforme ce motif — mais il est très similaire à Les voitures autonomes de Googlequi utilisent un système LIDAR à 64 faisceaux pour cartographier leur environnement.

Les résultats de la caméra de détection de profondeur kilométrique.

Les résultats de la caméra de détection de profondeur kilométrique.

Il est très facile d’imaginer les applications militaires d’un appareil d’imagerie 3D portable à longue portée, surtout si l’on garde à l’esprit que l’infrarouge pénètre les obstacles que les humains ne peuvent pas voir, comme la fumée. (Voir: L’imagerie 3D holographique de style Dark Knight aidera les pompiers à sauver des vies.) Les drones pourraient aider à repérer les soldats et les véhicules ennemis au sol, ou fournir une carte 3D en temps réel inestimable de la zone cible. Vraisemblablement, la portée du système pourrait également être considérablement augmentée en utilisant un laser plus puissant. Il existe également des utilisations non militaires : les avions équipés de l’appareil pourraient fournir des cartes 3D incroyablement détaillées de la Terre. Personnellement, j’utiliserais le système pour capturer des images 3D de personnes dans la rue, puis j’utiliserais mon imprimante 3D pour créer des poupées vaudou réalistes.

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Document de recherche: http://dx.doi.org/10.1364/OE.21.008904 – « Imagerie en profondeur à haute résolution sur une plage kilométrique via la détection d’un photon unique à une longueur d’onde de 1560 nm »

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