Atılım metagring teknoloji filtreleri, benzeri görülmemiş bir hassasiyetle ışığı - gelişmiş görüntüleme için bir oyun değiştirici

Bir çift hayal edin Artırılmış gerçeklik gözlükleri Bu, görsel “gürültüyü” filtreleyebilir, sadece gözlerinize ulaşmasını istediğiniz ışığın sadece renkle değil, yöne de ulaşmasına izin verebilir.

Bu tür hassas ışık kontrolü şimdi Yeni bir atılım sayesinde gerçekliğe daha yakın Çin'de hem dalga boyunu hem de ışığın yönünü aşırı doğrulukla seçebilen bir fotonik cihaz inşa eden bir fizikçi ekipten.

Dergide yayınlanan yeni bir çalışmada kehanetSun Yat-Sen Üniversitesi ve Fudan Üniversitesi'nden araştırmacılar, deneysel olarak iki tabakalı bir nanoyapı gösterdiler-veya “metagring”-sürekli bir spektrumdan belirli bir ışık modu seçebilir ve diğerlerini filtreleyerek gösterdiler. Bu benzeri görülmemiş “uzay-spektral seçicilik” AR/VR ekranlarından termal yayıcılara, biyosensing ve kuantum fotoniklerine kadar her şeyde dramatik iyileştirmeler sunar.

Araştırmacılar, “Radyasyon yönlülüğü, bir 'büyülü silgi' gibi davranıyor ve ışığın bir dağılım eğrisi boyunca spektral imzasını kesin olarak bastırmamıza izin veriyor” dedi. basın bülteni Light Publishing Center, Changchun Optik Enstitüsü, İnce Mekanik ve Fizik, Cas. "TOnun kabiliyeti, iç dispersiyonun getirdiği sınırlamanın üstesinden gelerek açının ve dalga boyunun bağımsız seçiciliğine izin veriyor. ”

Işık, farklı dalga boyları (renkler) ve açılara (yönlendirmeler) sahip dalgalar olarak hareket eder. Geleneksel optik filtreler belirli renkleri engelleyebilirken, diğerleri gelen ışığın açısını kontrol edebilir. BuHer ikisini de - belirli bir açıda tek bir rengi seçmek - aynı hoparlörlerle dolu kalabalık bir stadyumda sadece bir ses duymaya çalışmak gibidir.

Bu noktada kavram uzay-spektral seçicilik içeri girer. Optik sistemlerin hassas bir dalga boyunu izole etmesine izin verir Ve açı, bir orkestradaki tek bir kemandan tek bir nota filtreleme gibi.

Sorun? Kırınım ızgaraları veya fotonik kristaller gibi tipik fotonik yapılarda, dalga boyu ve açı arasında içsel bir “kilitleme” vardır, yani diğerini etkilemeden birini serbestçe izole edemezsiniz.

Ancak araştırmacılar, yeni yeniliklerinin bu engeli atladığını söylüyor.

Atılım, Fano rezonansı olarak bilinen bir fenomene bağlıdır. Bu parazit etkisi, ışık yansımasında keskin tepeler ve düşüşler yaratır. Radyasyon asimetrisinden yararlanmak için cihazlarını tasarlayarak - ışığın farklı açılarda nasıl yukarı veya aşağı doğru yayıldığı - ekip açı ve dalga boyu arasındaki katı bağlantıyı kırmayı başardı.

Onların tercih ettiği araçlar? Yanlış hizalanmış iki tabakalı bir metagrasyon-hafif bir yanal ofset ile istiflenmiş ve 35 nanometre ince bir ara parçası ile ayrılmış iki nano ölçekli silikon ızgaraları. Bu yanlış hizalama ayna simetrisini kırar, ancak sistemin ışığı daha fazla hassasiyetle manipüle etmesine izin veren p-simetri olarak bilinen önemli bir denge biçimini korur.

Faz diyagramları ve bilgisayar simülasyonları tarafından yönlendirilen araştırmacılar, 37 nm'lik bir ofset olan bir versiyon ürettiler, bu da ışığı sadece sıfır derece açıda ve belirli bir dalga boyunda 1349 nanometre vurduğunda yansıtabileceğini gösterdi. Yansıtılan bant son derece dar, sadece ± 5 derece ve 14 nm genişliğindeydi.

Pratik terimlerle, cihaz jilet ince bir optik bekçi görevi görür ve sadece tam olarak doğru renk ve yönün geçtiği ışık sağlar.

Tasarımlarının faydasını kanıtlamak için, ekip çalışan bir prototip inşa etti ve bir görüntüleme deneyinde kullandı. Metagrasyonu çizgi film benzeri bir görüntüle desenli bir maskenin önüne yerleştirdiler ve ayarlanabilir bir lazerle aydınlattılar.

Işık metagrasyona mükemmel açı ve dalga boyunda çarptığında, görüntü kayboldu, yapının seçici yansıması ile engellendi. Bununla birlikte, açılı veya dalga boyu dışı, görüntü açıkça görülebilir. Bu demOnstrasyon, sadece tasarlandığını gören bir merceğe benzeyen gerçek dünyadaki spatio-spektral filtrelemeyi sergiledi.

Rezonant ve rezonans dışı durumlar arasındaki yoğunluk kontrastı, bu kurulumda 6.2 faktöre ulaştı, bu da teknolojinin hacimli optik veya hareketli parçalar olmadan keskin filtreleme sunabileceğini gösterdi.

Bu ilerlemenin sonuçları çok geniş. İçinde AugmeÖrneğin, nted gerçeklik (AR), gelecekteki kulaklıklar bu filtreleri başıboş yansımaları engellemek veya dijital kaplamaları seçici olarak aydınlatmak, netliği iyileştirmek ve göz zorluğunu azaltmak için kullanabilir. Cihazlar ultra ince ve pasif olduğundan (güç kaynağı gerekmez), yeni nesil AR teknolojisinin yolunu açarak lenslere veya mikro optik sistemlere kolayca entegre edilebilirler.

"MultifuAraştırmacılar, dar açısal ve spektral seçiciliğe sahip nonksiyonel gözlükler, (a) insanın dinamik eyleminin, artırılmış gerçeklikte gerçek dünyaya yönelik (the) gerçek dünyanın görünüşü ile ilave tespitine katkıda bulunacaktır ”diye yazıyor.

Termal mühendislikte, aynı teknoloji yönlü termal yayıcıların geliştirilmesine yardımcı olabilir - sadece enerji verimliliği ve gizli için anahtar olan belirli yönlerde ve dalga boylarında ısıyı yayan malzemeler. Yapı, lazer sistemlerinde seçici bir ayna olarak da kullanılabilir, bu da lazer emisyonu ve ışın kalitesi üzerinde daha ince kontrol sağlar.

ÖtesindeGineering, nano ölçekte ışık yönünü ve rengi tam olarak kontrol etme yeteneği, yüksek kontrastlı ışık maddesi etkileşimlerine dayanan biyosensörleri ve spektroskopi araçlarını geliştirebilir.

Ayrıca, ReseaRCHERS, farklı yapısal parametrelerin cihazın seçiciliğini nasıl etkilediğini ve diğer bilim adamlarının farklı dalga boylarına veya malzemelere göre tasarlanmış benzer veya daha iyi cihazlar tasarlamaları için bir yol haritası sunan ayrıntılı bir faz diyagramı oluşturdu.

Araştırmacılar, “Önerilen faz diyagramımız geneldir ve uygun malzemelerle diğer spektral aralıklara genişletilebilir” diyor.

Bir dönemde Işık, etrafımızdaki dünyayı iletişim kurmak, hesaplamak ve algılamak için giderek daha fazla kullanıldığında, özelliklerini tam olarak kontrol etme yeteneği, lenslerin veya lazerlerin gelişimi olarak dönüştürücü olabilir.

Sen olsunAR bardaklarını daha zeki, lazerler daha keskin veya daha seçici hale getirmek için bu metagrasyon tabanlı teknoloji, ışığın kendisinin atomik hassasiyetle şekillendirildiği bir geleceğe bir bakış sunar.

"Bu resEarch sadece açı ve dalga boyu bağımsız olarak kontrol etmenin temel zorluğunu ele almak için yenilikçi bir çözüm sunmakla kalmıyor, ”dedi.

Tim McMillan emekli bir kolluk yöneticisi, soruşturma muhabiri ve Debey'in kurucu ortağıdır. Yazısı genellikle savunma, ulusal güvenlik, istihbarat topluluğu ve psikoloji ile ilgili konulara odaklanır. Tim'i Twitter'da takip edebilirsiniz: @Lttimmcmillan. Tim'e e -posta ile ulaşılabilir: [email protected] veya şifreli e -posta yoluyla: [email protected]