На снимке показано изображение сканирующего электронного микроскопа, в котором показано тщательно разработанное халькогенидное стекло, нанесенное на прозрачную подложку. Эти цифры называются исследователями как «мета-атомы», и они определяют проникновение света в середине инфракрасного излучения. Преломление материала
Согласно отчету консалтинга Memes, MIT и другие исследователи в регионе совместно разработали новый метод захвата изображений с использованием среднего инфракрасного спектра, который может быть применен для включения тепловидения, биомедицинского зондирования и Различные типы приложений, включая связь с свободным пространством.
Электромагнитное излучение в полосе среднего ИК-диапазона является особенно полезной частью спектра: оно обеспечивает визуализацию в темноте, отслеживает тепловые сигналы и может чувствительно обнаруживать многие биологические и химические сигналы. Но оптическая система этой полосы частот В настоящее время исследователи заявили, что эффективный крупномасштабный метод производства позволяет контролировать и обнаруживать световую волну в этой полосе.
Результаты были опубликованы в журнале Nature Communications, Тянь Гу и Юйцзюнь Ху, исследователи Массачусетского технологического института, Хуалянь Чжан, исследователь Университета Массачусетса, Лоуэлл и Массачусетский технологический институт, Китайский университет электронной науки и техники. Другие 13 исследователей из Восточно-Китайского педагогического университета совместно писали.
Этот новый метод использует плоский синтетический материал, состоящий из наноструктурированных оптических элементов вместо толстых изогнутых стеклянных линз, обычно используемых в обычных оптических линзах. Эти наноструктурированные оптические элементы могут обеспечивать электромагнитный отклик по требованию и использоваться аналогично компьютерному чипу. Технология производства. Gu сказал: «Эта метаповерхность может быть изготовлена с использованием стандартных методов микрообработки, и ее производство может расширяться».
Гу добавил: «В видимой и ближней инфракрасной области ультра-материальная поверхностная оптика показала отличную производительность, но в середине инфракрасного диапазона это развитие было довольно медленным». Когда исследовательская группа начала исследование, у них была способность Эти устройства стали очень тонкими. Вопрос: «Можем ли мы сделать эти материалы более эффективными и дешевыми?» Теперь, когда они преуспели!
Новое устройство использует набор тонкопленочных оптических элементов тонкой формы, называемых «суператомами» из халькогенидных сплавов, которые имеют очень высокий показатель преломления для получения высокоэффективных ультратонких Сверх-атомная структура. Эти «суператомы» осаждаются на ИК-прозрачной подложке фтора и имеют рисунок, напоминающий буквы, такие как I или H. В то же время толщина этих крошечных структур наблюдается только в световых волнах. Кроме того, эти «суператомы» могут обеспечить практически произвольную работу волнового фронта, которая не достижима на больших натуральных материалах, а материал тонкий. Поэтому для производства требуется лишь небольшое количество материала. Гу сказал: «Это существенно отличается от традиционной оптической системы».
Гу продолжает объяснять: «Этот процесс позволяет нам использовать очень простой метод подготовки, который откладывает материал на субстрате путем термического испарения». Команда продемонстрировала эту высокую пропускную способность на 6-дюймовых пластинах, стандарте микрообработки Технологии и исследовательская группа показали: «Мы изучаем более массовое производство».
Гу добавил: «Эти устройства могут передавать 80% среднего инфракрасного света с оптической эффективностью до 75%, что является значительным улучшением по сравнению с существующей мета-оптикой среднего ИК». Он также легче и тоньше, чем традиционные инфракрасные оптические материалы. Используя тот же метод, исследователи могут произвольно создавать различные типы оптических устройств, изменяя режим массива. Основные устройства включают в себя простые дефлекторы луча, цилиндрические или сферические Было показано, что линзы имеют возможность фокусировать средний инфракрасный свет с теоретическим максимумом резкости, также известным как дифракционный предел.
Гу сказал, что эти технологии создали метаоптические устройства, которые могут манипулировать светом более сложными способами, чем обычные крупногабаритные прозрачные материалы, и что эти устройства также могут контролировать поляризацию и другие характеристики.
Исследователи заявили, что средний инфракрасный свет содержит характерные спектральные полосы большинства молекул и может эффективно проникать в атмосферу, поэтому это экологический мониторинг, военное и промышленное применение и т. Д. Основные факторы при обнаружении различных веществ в полевых условиях. Из-за большинства распространенных оптических материалов, используемых в видимой или ближней инфракрасной области, свет в полосе среднего инфракрасного излучения полностью непрозрачен, поэтому производство датчиков среднего инфракрасного диапазона является сложным и дорогостоящим. Этот новый подход принесет новые потенциальные приложения, включая потребительские датчики или продукты визуализации.
Исследование было совместно профинансировано Проектом по исследованию перспективных исследований и визуализации Министерства обороны США (DARPA) и Национальным научным фондом Китая.
