Bayangkan dunia di mana kamu bisa melihat tembus pandang tanpa perlu jadi Superman atau punya kacamata X-ray. Kedengarannya seperti adegan di film fiksi ilmiah, kan? Tapi tunggu dulu, para ilmuwan ternyata sedang berusaha mewujudkannya, bukan dengan kekuatan super, melainkan dengan teknologi yang lebih keren dari sekadar jubah tembus pandang Harry Potter.
Kamera Ajaib Tanpa Lensa: Kok Bisa?
Selama ini, kita mengandalkan lensa untuk melihat dunia dengan jelas. Tapi, apa jadinya kalau kita bisa melihat tanpa lensa sama sekali? Kedengarannya seperti trik sulap, tapi ini adalah inovasi nyata yang sedang dikembangkan para peneliti. Mereka menciptakan sistem pencitraan mid-infrared berkinerja tinggi yang beroperasi tanpa lensa. Kamera ini mampu menghasilkan gambar yang sangat tajam di berbagai jarak dan dalam kondisi cahaya redup, sehingga cocok untuk lingkungan di mana kamera konvensional sering kesulitan.
Heping Zeng, pemimpin tim peneliti dari East China Normal University, menjelaskan bahwa banyak sinyal berguna berada di mid-infrared, seperti panas dan sidik jari molekuler. Namun, kamera yang bekerja pada panjang gelombang ini seringkali berisik, mahal, atau memerlukan pendinginan. Beliau menambahkan bahwa pengaturan berbasis lensa tradisional memiliki kedalaman bidang yang terbatas dan memerlukan desain yang cermat untuk meminimalkan distorsi optik. Timnya mengembangkan pendekatan tanpa lensa dengan sensitivitas tinggi yang memberikan kedalaman bidang dan bidang pandang yang jauh lebih besar daripada sistem lain.
Pinhole Imaging: Teknologi Jadul Rasa Masa Depan
Pinhole imaging, atau pencitraan lubang jarum, adalah teknik kuno yang sudah dikenal sejak abad ke-4 SM. Dulu, Mozi, seorang filsuf Tiongkok, menjelaskan bagaimana cahaya yang masuk melalui lubang kecil dalam kotak tertutup dapat memproyeksikan gambar terbalik dari luar ke permukaan bagian dalam kotak. Prinsip ini sederhana, namun efektif. Kini, para ilmuwan mencoba menghidupkan kembali teknologi ini dengan sentuhan modern.
Tim peneliti memanfaatkan laser kuat untuk menciptakan “lubang optik” atau aperture buatan di dalam kristal nonlinear. Berkat sifat optik unik kristal tersebut, gambar inframerah diubah menjadi cahaya tampak, yang kemudian dapat ditangkap oleh kamera silikon konvensional. Dengan teknik ini, mereka menghasilkan gambar mid-infrared yang jelas dengan kedalaman bidang lebih dari 35 cm dan bidang pandang lebih dari 6 cm. Bahkan, mereka juga berhasil menangkap gambar 3D dengan pengaturan yang sama.
Manfaatnya Segudang: Dari Night Vision Hingga Inspeksi Industri
Lalu, apa gunanya teknologi ini bagi kita? Kun Huang, anggota tim peneliti dari East China Normal University, mengatakan bahwa pendekatan ini dapat meningkatkan keselamatan di malam hari, kontrol kualitas industri, dan pemantauan lingkungan. Karena menggunakan optik yang lebih sederhana dan sensor silikon standar, sistem pencitraan inframerah ini berpotensi lebih terjangkau, portabel, dan hemat energi. Bahkan, dapat diterapkan pada pita spektral lain seperti inframerah jauh atau panjang gelombang terahertz, di mana lensa sulit dibuat atau kinerjanya buruk.
Pinhole Imaging: Dulu dan Sekarang
Pinhole imaging memang bukan barang baru. Bayangkan kamera obscura, kotak besar dengan lubang kecil yang digunakan pelukis zaman dulu untuk membantu membuat sketsa. Prinsipnya sama, namun aplikasi modernnya jauh lebih canggih. Dulu, kita hanya bisa membuat gambar statis. Sekarang, kita bisa melihat gambar inframerah, bahkan menangkap gambar 3D tanpa lensa!
Perbedaan utama antara pinhole imaging tradisional dan versi modern ini terletak pada penggunaan teknologi nonlinear. Kristal nonlinear memungkinkan para peneliti untuk mengubah panjang gelombang cahaya, sehingga gambar inframerah yang tidak terlihat oleh mata manusia dapat diubah menjadi cahaya tampak yang dapat ditangkap oleh kamera biasa. Ini seperti punya converter yang bisa mengubah bahasa alien menjadi bahasa yang kita pahami.
Kristal Ajaib: Rahasia di Balik Layar
Menurut para peneliti, kristal yang dirancang khusus dengan struktur periode-chirped—mampu menerima cahaya dari berbagai sudut—sangat penting untuk menciptakan bidang pandang yang luas. Selain itu, metode deteksi upconversion secara alami mengurangi noise, memungkinkan sistem bekerja secara efektif bahkan dalam kondisi cahaya yang sangat redup. Ibaratnya, kristal ini adalah filter yang bisa menghilangkan gangguan dan membuat gambar lebih jernih.
“Pencitraan lubang jarum nonlinear tanpa lensa adalah cara praktis untuk mencapai pencitraan mid-infrared dengan kedalaman besar, bidang pandang lebar, dan sensitivitas tinggi tanpa distorsi,” kata Huang. “Pulsa laser tersinkronisasi ultrashort juga menyediakan gerbang waktu optik ultrafast bawaan yang dapat digunakan untuk pencitraan kedalaman time-of-flight yang sensitif, bahkan dengan sangat sedikit foton.”
Dari Teori ke Praktik: Menguji Kemampuan Kamera Ajaib
Setelah menemukan bahwa radius lubang optik sekitar 0,20 mm menghasilkan detail yang tajam dan jelas, para peneliti menggunakan ukuran aperture ini untuk memotret target yang berjarak 11 cm, 15 cm, dan 19 cm. Mereka mencapai pencitraan tajam pada panjang gelombang mid-infrared 3,07 μm, di semua jarak, yang membuktikan rentang kedalaman yang besar. Mereka juga mampu menjaga gambar tetap tajam untuk objek yang ditempatkan hingga 35 cm, yang menunjukkan kedalaman bidang yang besar.
3D Imaging Tanpa Lensa: Masa Depan Ada di Depan Mata
Para peneliti kemudian menggunakan pengaturan mereka untuk dua jenis pencitraan 3D. Untuk pencitraan time-of-flight 3D, mereka memotret kelinci keramik matte dengan menggunakan pulsa ultrafast tersinkronisasi sebagai gerbang optik dan mampu merekonstruksi bentuk 3D dengan presisi aksial tingkat mikron. Bahkan ketika input dikurangi menjadi sekitar 1,5 foton per pulsa — mensimulasikan kondisi cahaya yang sangat redup — metode tersebut masih menghasilkan gambar 3D setelah denoising berbasis korelasi.
Keterbatasan dan Pengembangan Lebih Lanjut
Meskipun menjanjikan, sistem pencitraan lubang jarum nonlinear mid-infrared ini masih merupakan bukti konsep yang memerlukan pengaturan laser yang relatif kompleks dan besar. Namun, seiring dengan pengembangan material nonlinear baru dan sumber cahaya terintegrasi, teknologi ini akan menjadi jauh lebih ringkas dan mudah digunakan. Ibaratnya, sekarang masih pakai prototipe, tapi ke depannya bakal jadi gadget canggih yang bisa dibawa ke mana-mana.
Riset yang Tak Berhenti: Mengejar Kesempurnaan
Saat ini, para peneliti sedang berupaya untuk membuat sistem ini lebih cepat, lebih sensitif, dan dapat beradaptasi dengan berbagai skenario pencitraan. Rencana mereka mencakup peningkatan efisiensi konversi, penambahan kontrol dinamis untuk membentuk kembali lubang optik untuk berbagai adegan, dan memperluas operasi kamera di seluruh rentang mid-infrared yang lebih luas.
Jadi, Kapan Kita Bisa Punya Kamera Tembus Pandang?
Mungkin kita belum bisa punya kacamata X-ray seperti di film-film, tapi teknologi ini membawa kita selangkah lebih dekat ke sana. Dengan pengembangan lebih lanjut, kamera tanpa lensa ini berpotensi mengubah cara kita melihat dunia, dari meningkatkan keamanan di malam hari hingga membantu inspeksi industri dan pemantauan lingkungan. Siapa tahu, mungkin suatu saat nanti kita bisa melihat hantu atau mendeteksi kebocoran gas dengan kamera di saku kita.
Referensi: “Mid-infrared nonlinear pinhole imaging” oleh Zhuohang Wei, Yanan Li, Heping Zeng, Kun Huang dan Jianan Fang, 19 September 2025, Optica.
DOI: 10.1364/OPTICA.566042
Jangan lewatkan terobosan terbaru: Bergabunglah dengan newsletter SciTechDaily.
