Sumpersko.net

Vědci z katedry optiky Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého v Olomouci (UP) vyvinuli miniaturní optický senzor, který s pomocí umělé inteligence dokáže přesně měřit polarizaci světla i v případě, že pracuje pouze s jednotlivými částicemi světla – fotony. 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. Výsledky práce olomouckých vědců zveřejnil prestižní časopis Laser & Photonics Reviews.

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.

Odborníci z Laboratoře kvantové optiky (QOLO) 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, vědci do jejich interpretace zapojili 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 dokáže senzor zpracovat tisíce měření za sekundu, přičemž zůstává mimořádně stabilní. Během testů si zachoval přesnost i po více než měsíci bez jakékoli rekalibrace,“ vysvětlil Martin Bielak z katedry optiky, podle kterého 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 nedokážou nabídnout,“ řekl Dominik Vašinka z katedry optiky.

Výzkum podle Miroslava Ježka z katedry optiky 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 UP, katedrou optiky Přírodovědecké fakulty UP a Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy ČR v rámci programu OP JAK ITI Optické technologie,“ dodal vědec.