對(duì)于看過(guò)很多動(dòng)作片或者玩過(guò)《使命召喚》的人來(lái)說(shuō),，一定不會(huì)對(duì)這樣的景象感到陌生：在一個(gè)幽靈般綠色的畫(huà)面中,，看不見(jiàn)的物體變得可見(jiàn)。自從上世紀(jì)60年代中期第一臺(tái)夜視儀問(wèn)世以來(lái),，這項(xiàng)技術(shù)就引發(fā)了大眾的想象,。
夜視鏡、紅外攝像機(jī)和其它類似的設(shè)備能檢測(cè)從物體反射的紅外光,，或者更確切地說(shuō)是檢測(cè)物體因?yàn)楹袩崃慷l(fā)出的紅外光,。如今，這些設(shè)備不僅被軍(分隔符)方廣泛使用,，還被執(zhí)法和緊急服務(wù),、安全和監(jiān)控行業(yè)、獵人和露營(yíng)愛(ài)好者廣泛使用,。
但當(dāng)前的技術(shù)并非沒(méi)有問(wèn)題,。商用紅外攝像機(jī)阻擋可見(jiàn)光，干擾了正常的視野,，這種裝置體積龐大且笨重,，需要冷卻（在某些情況下甚至需要低溫冷卻）才能工作。
澳大利亞的的研究人員發(fā)明了一項(xiàng)新技術(shù),，利用超薄的納米晶體層使紅外光變得可見(jiàn),，解決了當(dāng)前設(shè)備長(zhǎng)期存在的許多問(wèn)題,。該研究發(fā)表在《*光子學(xué)》（Advanced Photonics）期刊上。研究人員的最終目標(biāo)是制造一種可以放置在眼鏡或其他鏡片上的輕質(zhì)薄膜層,，由一個(gè)微型內(nèi)置激光器驅(qū)動(dòng),，使人們?cè)诤诎抵幸材芸匆?jiàn)東西。
傳統(tǒng)的紅外探測(cè)
商用紅外攝像機(jī)將紅外光轉(zhuǎn)換為電信號(hào),，然后顯示在顯示屏上,。由于紅外光的能量和頻率較低，因此它們需要低溫才能運(yùn)行,。這使得傳統(tǒng)的紅外探測(cè)器體積龐大且笨重——一些安全人員報(bào)告說(shuō),，由于經(jīng)常使用夜視鏡，造成了慢性頸部損傷,。
當(dāng)前技術(shù)的另一個(gè)缺點(diǎn)是它阻礙了可見(jiàn)光的傳輸,，從而擾亂了正常的視覺(jué)。在某些情況下,，紅外圖像可以被發(fā)送到顯示器,，而不影響正常的視覺(jué)。然而,，當(dāng)用戶在移動(dòng)時(shí),，這種解決方案并不可行。
全光替代方案
還有一些不涉及電信號(hào)的全光替代方案,。在這些方案中,，儀器能直接將紅外光轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)光從而被眼睛或照相機(jī)識(shí)別。這些技術(shù)的工作原理是在一種被稱為“非線性晶體"的材料中,，將入射的紅外光與一束強(qiáng)光源( 一束激光束)相結(jié)合,，然后晶體發(fā)出可見(jiàn)光譜的光。
然而,，非線性晶體體積龐大,，價(jià)格昂貴，而且只能探測(cè)到紅外波段較窄的光,。新的研究工作完善了這種全光方法,。研究人員用精心設(shè)計(jì)的納米晶層來(lái)代替非線性晶體。這些納米晶層被稱為“超表面",，它們是超薄,、超輕，可以通過(guò)調(diào)整來(lái)控制通過(guò)它們的光的顏色或頻率,。這使得超表面成為將紅外光子轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光的有吸引力的平臺(tái),。重要的是，透明的超表面可以實(shí)現(xiàn)紅外成像，同時(shí)允許正常視覺(jué),。
研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)始展示超表面的紅外成像,。他們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)由數(shù)百個(gè)半導(dǎo)體砷化鎵制成的極其微小的晶體天線組成的超表面。這個(gè)超表面被設(shè)計(jì)成在一定的紅外頻率,、激光頻率和可見(jiàn)光輸出下通過(guò)共振放大光,。然后我們制造了超表面并將其轉(zhuǎn)移到透明玻璃上，在玻璃表面形成一層納米晶體,。
為了測(cè)試這個(gè)超表面,，研究人員用目標(biāo)的紅外圖像照亮它，看到紅外圖像被轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)的綠色圖像,。他們對(duì)不同位置的目標(biāo)以及沒(méi)有任何目標(biāo)進(jìn)行了測(cè)試——這樣可以看到超表面本身的綠色發(fā)光,。在獲得的圖像中，深色條紋對(duì)應(yīng)的是紅外目標(biāo),，被綠色可見(jiàn)發(fā)射物包圍,。盡管紅外圖像的不同部分被轉(zhuǎn)移到了超表面的獨(dú)立納米晶體上，但圖像在可見(jiàn)光下得到了很好的再現(xiàn),。雖然實(shí)驗(yàn)只是一個(gè)概念證明,，但這項(xiàng)技術(shù)原則上可以做很多傳統(tǒng)系統(tǒng)無(wú)法做到的事情，比如更廣的視角和多色紅外成像,。
超表面在新技術(shù)中的發(fā)展前景
由于除了夜視之外的廣泛應(yīng)用,，對(duì)人眼看不見(jiàn)的紅外光的探測(cè)需求不斷增長(zhǎng)，這項(xiàng)技術(shù)可用于農(nóng)業(yè)行業(yè),，幫助監(jiān)測(cè)和維持食品質(zhì)量控制，也可用于遙感技術(shù),，如激光雷達(dá)（LIDAR）——一種幫助繪制自然和人造環(huán)境地圖的技術(shù),。
在更廣泛的背景下，利用超表面來(lái)探測(cè),、生成和操縱光的技術(shù)正在蓬勃發(fā)展,。利用超表面的力量將使我們更接近實(shí)時(shí)全息顯示、自主系統(tǒng)的人工視覺(jué)和基于超快光的wifi等技術(shù),。
(空格分隔,最多3個(gè),單個(gè)標(biāo)簽最多10個(gè)字符)
會(huì)員.png)
21
立即詢價(jià)
您提交后,，專屬客服將第一時(shí)間為您服務(wù)