超材料超薄滤光片产生革命性的夜视效果|光子_新浪财经

传统夜视仪设置图。

基于超表面的红外上变频设置图。　　研究人员开发了一种用于夜视的薄红外滤光片，可以集成到日常眼镜中，可以同时查看红外和可见光谱。这项创新有望改变夜视技术，使其更轻、更实用，适合日常使用，从而有可能提高弱光条件下的安全性。　　来自TMOS（ARC变革性超光学系统卓越中心）的科学家在提供夜视技术新方法的旅程中取得了重大进展，创造了一种比保鲜膜还薄的红外滤光片，有朝一日可以放在日常眼镜上，让用户可以同时查看红外和可见光谱。　　夜视设备主要用于军队、狩猎爱好者或乐于随身携带沉重镜头的摄影师。这是由于该技术的重量和体积。一般人难以长期携带应用。　　夜视的小型化可能会导致广泛采用。创造重量不到1克的夜视滤镜，可以像胶片一样放在一副传统眼镜上，开辟了新的日常应用。夜视滤镜允许用户同时看到可见光和红外光谱，可以在黑暗中更安全地驾驶，更安全地夜间行走，并减少在目前需要笨重的前照灯的弱光条件下工作的麻烦。　　发表在《先进材料》杂志上的研究中，来自澳大利亚国立大学的TMOS研究人员展示了使用非局部铌酸锂超表面的增强型红外视觉非线性上变频技术。　　传统的夜视技术需要红外光子穿过透镜，然后遇到光电阴极，将这些光子转化为电子，然后通过微通道板以增加产生的电子数量。这些电子穿过荧光屏重新转换回光子，产生肉眼可见的增强可见光图像。这些元件需要低温冷却，以防止热噪声也加剧。像上面描述的高质量夜视系统一样，又大又笨重。此外，这些系统通常会阻挡可见光。　　基于超表面的上变频技术需要更少的元件，从而大大减少了其占用空间。光子穿过单个共振超表面，在那里它们与泵浦光束混合。共振超表面增强了光子的能量，将它们吸引到可见光谱中，无需电子转换。它还可以在室温下工作，无需笨重的冷却系统。　　此外，传统的红外和可见光成像系统无法产生相同的图像，因为它们从每个光谱中并排捕获图像。通过使用上变频技术，成像系统可以在一张图像中捕获可见和不可见的内容。　　这项工作是研究人员对原始技术的改进，该技术具有砷化镓超表面。他们的新超表面由铌酸锂制成，铌酸锂在可见光范围内是完全透明的，使其效率更高。此外，光子束分布在更宽的表面积上，限制了数据的角度损失。　　该研究的主要作者劳拉·瓦伦西亚·莫利纳（Laura Valencia Molina）说：“红外线到可见光的高效变频是不可能的，由于非局部超表面固有的角损失，无法收集到大量信息。我们克服了这些限制，并通过实验证明了高效的图像上变频。”　　另一位作者罗西奥·卡马乔·莫拉莱斯（Rocio Camacho Morales）说：“这是首次在非局部超表面中从1550nm红外光到可见550nm光的高分辨率上转换成像。我们之所以选择这些波长，是因为1550nm（一种红外光）通常用于电信，而550nm是人眼高度敏感的可见光。未来的研究将包括扩大设备敏感的波长范围，旨在获得宽带红外成像，以及探索图像处理，包括边缘检测。”　　这些结果为监控、自主导航和生物成像行业等带来了重大机遇。降低夜视技术的尺寸、重量和功率要求是超光学和TMOS正在做的工作，对工业4.0和未来技术极端小型化至关重要的一个例子。（逸文）