Imagine que necesita una copia casi exacta de un objeto. Ahora imagine que saca usted su teléfono inteligente y toma una serie de imágenes con su integrador 3D de imágenes. Entonces las manda a su impresora 3D y en minutos tiene una réplica precisa con diferencia de micrones del objeto original. Esto podría ser una realidad pronto gracias a un chip de alta resolución 3D desarrollado por CalTech.
En términos reales, hoy si quiere hacer una copia exacta de un objeto 3D con una impresora 3D, el primer paso es producir un escaneo de alta resolución del objeto con una cámara 3D que pueda medir altura y profundidad. Tales sistemas ya tienen algunos años, pero los sistemas más sensibles para estas tareas on muy grandes y además costosos, particularmente para quienes quieren hacer esto en casa.
Un nuevo dispositivo barato, compacto y altamente preciso, conocido como NCI (nanophotonic coherent imager) promete esta posibilidad para el futuro cercano. Usando un chip barato, de un tamaño aprixmado de 1 mm cuadrado, el NCI puede dar la precisión más alta en la profundidad de cualquier dispositivo 3D nanophotónico.
En una cámara digital normal, cada pixel representa la intensidad de la luz recibida desde un punto específico en la imagen, el cual podría estar cerca o lejos de la cámara, lo que significa que los pixeles no dan información sobre la distancia relativa del objeto as la cámara. En contraste, cada pixel creado por el equipo NCI de CalTech da no sólo la intensidad del pixel, sino su distancia. «Cada pixel en el chip es un interferómetro independiente, un instrumento que usa la interferencia de las ondas de luz para hacer medidas precisas, el cual detecta la fase y la frecuencia de la señal además de su intensidad», dicen los investigadores.
El nuevo chip usa la detección establecida y una tecnología de rango llamada LIDAR, en la cual el objeto es iluminado con rayos laser que lo escanean. La luz que refleja el objeto es entonces analizada basándose en la longitud de onda de la luz laser usada y el LIDAR puede obtener la información sobre el tamaño del objeto y la distancia del laser para crear la imagen y su alrededor. «Teniendo un arreglo de pequeños LIDARs en nuestro imager coherente podemos simultáneamente hacer las imágenes de las diferentes partes del objeto o de una escena sin necesidad de ningún movimiento mecánico», indican.
Este tipo de imágenes de alta resolución y la información dada por el NCI son posibles por el concepto óptico llamado coherencia. Si dos rayos de luz son coherentes (como en un laser), las ondas tienen la misma frecuencia y los picos y valles de las ondas de luz están alineadas exactamente una con otra. En el NCI, el objeto es iluminado con esta luz coherente. La luz reflejada en el objeto es entonces capturada por los detectores en un chip, que hacen la función de los pixeles. En el chip NCI, la frecuencia de fase y la intensidad de la luz reflejada desde diferentes puntos en el objeto es detectada y usada para determinar la distancia exacta del punto que estamos analizando.
En las primeras pruebas de concepto del NCI, se tienen solamente 16 pixeles coherentes, lo que significa que las imágenes 3D que produce pueden ser de 16 pixeles dada una instancia definida, pero los investigadores están desarrollando un método para trabajar con imágenes más grandes y en un futuro se podrían tener cientos o miles de pixeles. Vamos, aunque la tecnología aún es un experimento en un laboratorio, las posibilidades potenciales son notables.
Referencias: