Článek
Unikátní senzor díky tomu získá detailní informace o světle v prostředích, kam se běžné přístroje nevejdou, například v mikroskopii, biomedicíně nebo při zkoumání nových materiálů.
„Světlo nenese jen informaci o barvě či jasu. Důležitá je i jeho polarizace, tedy směr, ve kterém světelné vlny kmitají. Polarizace totiž dokáže odhalit jemné změny v biologických tkáních nebo v materiálech. V malém prostoru nebo v komplikovaných podmínkách ale bývá technicky velmi obtížné polarizaci přesně změřit,“ uvedl Miroslav Ježek z katedry optiky.
Umělá neuronová síť vzory „přeloží“
Odborníci z laboratoře kvantové optiky tuto překážku překonali díky velmi krátkému speciálně zvolenému optickému vláknu, ve kterém vznikají charakteristické interferenční vzory nesoucí informaci o tom, jak je světlo polarizované.
Aby bylo možné složitá data převést do srozumitelné podoby, zapojili vědci do jejich interpretace umělou neuronovou síť, která vzory „přeloží“ a okamžitě určí, jak je světlo uspořádáno. Systém tak dokáže v reálném čase určit úplný stav polarizace s chybou menší než jedno procento.
„Díky kompaktnímu provedení bez pohyblivých částí a své vysoké rychlosti zpracuje senzor tisíce měření za sekundu, přičemž zůstává mimořádně stabilní. Během testů si zachoval přesnost i po více než měsíci bez jakékoli rekalibrace,“ konstatoval Martin Bielak z katedry optiky.
Podle něj se jedná o atraktivní nástroj nejen pro laboratorní výzkum. „Lze ho využít například při endoskopických vyšetřeních, monitorování materiálového pnutí nebo v kvantových měřeních, kde je klíčová práce s jednotlivými fotony,“ podotkl.
Srdcem celého systému je neuronová síť, která funguje jako tlumočník mezi měřicím systémem a pozorovatelem. „Rozluští složité interferenční vzory a převede je na jasnou informaci o polarizaci, a to s přesností, kterou standardní výpočetní metody ze stejných dat nenabídnou,“ zdůraznil Dominik Vašinka z katedry optiky.
Výzkum podle Ježka přináší zcela nový přístup k měření polarizace světla v extrémních podmínkách. „Je to výsledek několikaleté práce a široké spolupráce podpořené Grantovou agenturou ČR, Interní grantovou agenturou UPOL, katedrou optiky Přírodovědecké fakulty UPOL a Ministerstvem školství v rámci programu OP JAK ITI Optické technologie,“ dodal vědec.
Výsledky práce olomouckých vědců zveřejnil prestižní časopis Laser & Photonics Reviews.
