يمكن أن تمنحك عدسات الرؤية الليلية القدرة على الرؤية في الظلام باستخدام نظارات بسيطة

بقلم رولاند مور كوليير، نُشِرَ في 28 حزيران/ يونيو2024.

يمكن أن تصبح تقنية الرؤية الليلية متناهية الصغر في متناول اليد بفضل اكتشاف جديد في المواد التي يمكنها التقاط الأشعة تحت الحمراء والضوء المرئي في الوقت ذاته.

ويمكن، في يوم من الأيام، أن يكون لدينا نظارات يومية مزودة برؤية ليلية، وذلك بفضل مادة فائقة الرقة يمكنها التقاط الأشعة تحت الحمراء والضوء المرئي بنفس الوقت.

في دراسة نُشِرَت في 23 أيار/ مايو في مجلة Advanced Materials، توصل باحثون في أستراليا إلى أن استخدام تقنية التحويل الصعودي المعتمد على السطح فائق الدقة (metasurface-based up-conversion technology) تمكنك من إنشاء تأثير الرؤية الليلية دون الحاجة للمعالجة الضوئية الضخمة ومكونات تبريد الحرارة المنخفضة أو ما يعرف بالتبريد العميق.

صرح دراغومير نيتشيف، كبير الباحثين من مركز التميز للأنظمة الفوق بصرية التحويلية (TMOS) التابع لمجلس البحوث الأسترالية، في بيان ما يلي: “تَعِدُ هذه النتائج بفرص كبيرة في صالح صناعات المراقبة والملاحة المستقلة والتصوير الحيوي وغيرها الكثير”، ويضيف: “إن تقليل الحجم والوزن ومتطلبات الطاقة لتقنية الرؤية الليلية مثال على أهمية البصريات الفوقية والعمل الذي ينفذه مركز التميز في الأنظمة الفوق بصرية TMOS في الثورة الصناعية الرابعة ومستقبل التصغير الشديد في التقنية”.

وتعمل نظارات الرؤية الليلية التقليدية من خلال الضوء المرئي أو ضويئات (فوتونات) الأشعة تحت الحمراء التي تمر عبر عدسة إلى أنبوب إلكتروني لتكثيف الصورة وهو مكون من كاثود ضوئي وصفيحة قناة دقيقة، يحول الكاثود الضوئي الضويئات إلى كهيربات (إلكترونات) ثم تصطدم هذه الكهيربات بصفيحة القناة الدقيقة التي تحتوي على ملايين الثقوب التي تضخم عدد الكهيربات من ثم تتفاعل الكهيربات مع شاشة مغلفة بالفسفور تظهر توهجاً أخضر مما يضيء المشهد الذي يراه مرتدي الجهاز.

ومع ذلك، أوضح الباحثون أن هذا الإعداد الحالي يطرح تحديات بسبب حجمه الكبير بالنسبة لجهاز مثبت على الرأس وبسبب الضوضاء الحرارية وعدم القدرة على زيادة التصوير بالأشعة تحت الحمراء والمرئية باستخدام تقنية تستخدم مادة نيوبات الليثيوم لتصميم أسطح رنينية فائقة الدقة ذات جودة عالية وحجم صغير جدًا (ultra-compact, high- (quality-factor lithium niobate resonant metasurface وهذا جهاز ضوئي رقيق جدًا يمكن من تعديل سلوك الموجات الكهرومغناطيسية.

وعزز باحثوا الطاقة لضويئات الأشعة تحت الحمراء مما زاد في ترددها بحيث تصبح أطوالها الموجية ضمن الطيف المرئي.

ليكن هنالك ضوء مرئي.

بما أن ضويئات الأشعة تحت الحمراء تمر فقط عبر سطح رنيني مفرد فائق الدقة ومن ثم تختلط بشعاع الضخ (pump beam)، وهو مصدر للضوء يُسْتَخْدَم لتضخيم مستويات الطاقة، فيمكن من خلال ذلك توفير الرؤية الليلية دون الحاجة لتحويل الضويئات إلى كهيربات، ومن ثم تتجاوز الحاجة للمكونات البصرية الثقيلة المتعددة ومكونات التبريد لتقليل الضوضاء الحرارية، إذ ينفذ التحويل الصعودي من الأشعة تحت الحمراء إلى ضوء مرئي عبر السطح فائق الدقة في درجة حرار الغرفة.

علاوة على ذلك، يمكن للتحويل الصعودي التقاط كلا الضوءين المرئي وغير المرئي في صورة واحدة، وهو مالا تستطيع أنظمة الرؤية الليلية المعيارية فعله، إذ يجب عليها أن تعرض الصور من كل طيف جنباً إلى جنب وهذا يؤدي للحصول على صور غير متطابقة. على هذا النحو، وجد الباحثون أن منهجهم يقدم التصوير المباشر وكشف الحواف عبر الأشعة تحت الحمراء بطريقة متزامنة في مشهد واحد، وهذا ما يعزز الجودة الإجمالية لصورة الرؤية الليلية.

وقال العلماء أن هذا الاكتشاف فتح الطريق لبزوغ أنظمة رؤية ليلية أقل حجمًا وأكثر كفاءةً لمجموعة متنوعة من التطبيقات، كما أصبح بإمكاننا أن نشهد ظهور نظارات أو مرشحات (فلاتر) رؤية ليلية يمكن ارتداؤها فوق النظارات لمساعدة الناس على الرؤية في الليل.

إذ يمكن أن تتراوح الاستخدامات من تتبع كلب أثناء المساء إلى جعل قيادة المركبات آمنة في الليل.