赤外線撮像およびセンシングの改善|アメリカの科学者が共同でメタマテリアルの光学系を開発しました

画像は設計カルコゲナイドガラスを形成し、透明基板上に堆積示す走査電子顕微鏡像を示す。これらの研究のグラフィックは、赤外線における摩耗を決定する「スーパー原子(メタ原子)」と呼ばれます材料屈折

舞ムシコンサルティング報告によれば、撮像画像の赤外域スペクトルを用いて関節共同開発した新しい方法の他の領域から、マサチューセッツ工科大学(MIT)の研究者は、この方法は、熱画像形成を含め、使用することができ、生物医学的感知および自由空間通信を含む様々な種類のアプリケーション

電磁放射スペクトルの中間赤外線(中間IR)波長帯域が特に有用部品である:それは暗い、熱トラッキング信号の撮像を提供し、敏感な多くの生体分子と化学的シグナルが、光学系の周波数帯域を検出します。製造が困難であり、その設計のアプリケーションは非常に専門的で高貴ではない。現在、研究者は、前記光波帯を制御し、検出するために効率的で、大規模な製造方法を発見しました。

結果は、Nature誌コミュニケーションズにマサチューセッツ工科大学から技術ティエン区とJuejun胡マサチューセッツ工科大学、マサチューセッツ大学(マサチューセッツ大学)の研究者ローウェルとHualiang張、電子科学技術の中国大学の研究者が発表されています東中国師範大学の他の13人の研究者が共同で書いた。

この新しい方法ではなく、一般的に厚い湾曲したガラスレンズで使用される伝統的な光学レンズ、光学素子のフラット合成ナノ構造材料を使用する。これらのナノ構造の光学素子は、電磁応答に設けられており、同様のコンピュータチップを使用することができます製造技術は、「このメタ表面は、標準的な微細加工技術を用いて製造することができ、その製造は拡大することができる」と述べた。

区は加えた:「可視および近赤外の波長では、光学系メタマテリアルの表面は優れた性能を持っていますが、中赤外では、この開発は非常に遅いです。」研究チームが調査を始めたとき、彼らが作る能力を持っていますこれらのデバイスは非常に薄くなっています。問題は「これらの材料をより効率的かつ安価にすることはできますか?」ということです。

この新しいデバイスは、高性能、超薄型を実現するために非常に高い屈折率を持つ、カルコゲナイド合金でできた「超原子」と呼ばれる精密形状の薄膜光学素子のセットを使用しています超原子構造。これらの「超原子」は、赤外線送信(IR透過性)基板とパターン化フルオロ上に堆積された、または文字I Hに類似するような形状はまた、微小構造体の厚さのみ光波が観察されます全体のレンズ作用を再生することができ画分は、また、これらの「超原子」は、材料が薄いながらも大きいサイズの天然材料は、達成できない実質的に任意の波面操作を提供することができますしたがって、わずかな量の材料しか製造に必要とされない.Guは、「これは従来の光学システムと本質的に異なる」と述べた。

区を説明するために行った:ということを実証しているチームに「このプロセスは、基板上に堆積され、私たちは熱蒸着材料によって、すなわち、非常に簡単な準備の技術を、使用することを可能にする」6インチウエハ上の高容量、標準のマイクロマシニング研究チームは次のように示しました。「私たちはより多くの量産を研究しています。

GUが追加されました:「これらのデバイスは、大幅に改善されてきた赤外線過剰(中間IR metaoptics)における従来の光学系と比較して、80の赤外光の%、および最大75%の光学効率を送信することができる「これらのデバイス。従来の赤外線光学材料よりも軽い、薄いは、研究者のみアレイのモードを変更することにより、同じ方法を使用して、それが任意に簡単なデバイスメインビーム偏向器、円筒形または球形を含む光学装置の種類を製造することができますレンズ、及び複合非球面レンズ。これらのレンズは、赤外線、すなわち、いわゆる回折限界に焦点の理論的な最大鮮明度であることが証明されています。

従来の大型の透明材料、このような装置に比べて、より複雑な光の中で操作することができるようにGUは、これらの技術は超光学装置(metaopticalデバイス)を作成し、これらのデバイスは、偏光および他の特性を制御することができます。

多くの分野での中赤外光は、研究者は、赤外光は、分子の大多数とのスペクトルの特徴が含まれており、効果的な雰囲気に浸透することができていると述べた。非常に重要な役割を持っているので、環境モニタリング、軍用および産業用アプリケーションです当該技術分野における重要な要因は、種々の物質を検出する。以来、最も一般可視光又は赤外領域の光で使用される近赤外光学材料は、複雑で高価な製造における赤外線センサに完全に不透明であるため、これを新しい方法は、センシングやイメージングを含む消費者製品、などの潜在的なアプリケーションの新しい種類をもたらすでしょう。

この研究は、米国の国防高等研究計画庁(DARPA)のプロジェクトだけでなく、光学イメージングと中国国家Zirankexue基金の制限によって資金を供給します。

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