Foto's maken door ondoorzichtige objecten

Het is de droom van zowel spoken als tieners: foto's maken door ondoorzichtige objecten.

Dat is altijd onmogelijk geweest omdat licht zo sterk verstrooid wordt wanneer het door een ondoorzichtig medium reist dat het onmogelijk is om het originele beeld te reconstrueren. Of dat dachten we tenminste.

Vandaag laten Sebastian Popoff en zijn vrienden van het Langevin Institute in Parijs zien hoe het kan met behulp van een of ander wiskundig bedrog.

Stuur een laserstraal door een ondoorzichtig medium en aan de andere kant krijg je alleen spikkels: de straal is schijnbaar willekeurig gemengd terwijl hij rondkaatst en interfereert met het materiaal.

Maar Popoff en co wijzen erop dat hoe complex dit proces ook is, meervoudige verstrooiing uiteindelijk deterministisch is. Er gaat eigenlijk geen informatie verloren wanneer het licht wordt verstrooid. Dat betekent dat het mogelijk moet zijn om de informatie te extraheren, de vraag is alleen hoe. Popoff and pals' benadering is om het gespikkelde patroon te zien als een afbeelding die is verzonden via een groot aantal gecompliceerde optische kanalen. Het beeld reconstrueren is dan een kwestie van verwerken op een manier die het effect van deze kanalen omkeert.

Maar hoe vind je zo'n operator, de transmissiematrix, zoals Popoff en co het noemen?

Simpel, zeggen ze. Stuur gewoon een aantal bekende golffronten door het materiaal en leg vast hoe ze worden vervormd. De transmissiematrix kan dan worden afgeleid uit het verschil tussen de geprojecteerde en uitgezonden golffronten. Dit proces duurt slechts een paar minuten, zeggen ze.

En dat is precies wat ze hebben gedaan met behulp van een ruimtelijke lichtmodulator om geschikte golffronten en afbeeldingen te creëren om door een ondoorzichtige laag zinkoxide op een glazen microscoopglaasje te sturen.

De zinkoxidelaag verandert elk beeld in schijnbaar willekeurige spikkels. Popoff en co reconstrueren vervolgens het origineel met behulp van de transmissiematrix (of eigenlijk het omgekeerde).

Er is nog een andere complexiteit: ruis. Het blijkt dat ruis de transmissiematrix aanzienlijk verandert, zodat zelfs kleine hoeveelheden het reconstructieproces verpesten.

Om dit te omzeilen, verlichten Popoff en co het object dat moet worden afgebeeld met verschillende golffronten en meten ze de transmissiematrix voor elk. Dit komt overeen met het sturen van licht door verschillende verstrooiingskanalen en werkt als een soort middelingsproces dat het effect van ruis opheft.

Dat is interessant werk, geïnspireerd op technieken die al een tijdje bestaan ​​in de akoestiek. Een lid van het team is Mathias Fink, die in de jaren 90 de tijdomgekeerde akoestische spiegels uitvond.

De vraag is nu waar je dit apparaat voor moet gebruiken. Het heeft enkele beperkingen, waarvan de meest voor de hand liggende is dat er op zijn minst wat licht door het materiaal moet gaan om de techniek te laten werken. Alles dat licht volledig absorbeert, zal nog steeds ondoorzichtig zijn, zodat tieners die hopen de slaapkamer binnen te komen, teleurgesteld zullen zijn. Het materiaal moet ook lineair zijn, waardoor bepaalde klassen van nogal vreemde materialen worden uitgesloten.

Verder mag alles. En natuurlijk zou het moeten werken voor zowel gereflecteerde als verzonden beelden. Dus het zou van een gewone muur een perfecte spiegel kunnen maken. Berijpte ramen mogen nooit meer privé zijn.
Referentie: arxiv.org/abs/1005.0532 : Beeldoverdracht door een ondoorzichtig materiaal zich verstoppen