Выполнение ночных действий без освещения часто требует ношения специальных оптических устройств, улавливающих инфракрасное излучение или способных усиливать низкую освещенность окружающего пространства. Недавно австралийские исследователи добились значительного прогресса в создании новой технологии ночного видения. В исследовании, опубликованном в журнале , они представили преобразователь инфракрасного света, который тоньше клейкой пленки. Благодаря своим компактным размерам его можно встроить в обычные очки, позволяя одновременно видеть видимый и инфракрасный свет.
Исследователи австралийского центра TMOS (Transforming Meta-Optical Systems Center of Excellence) давно мечтают сделать приборы ночного видения легче и компактнее. С этой целью они рассматривают возможность миниатюризации технологии, чтобы обеспечить сложную обработку света по более простым и узким путям. Команда TMOS утверждает, что такой подход может привести к более широкому использованию этих устройств.
По мнению исследователей, новый прибор ночного видения может весить менее грамма. Современные очки ночного видения и бинокли тяжелы и громоздки. Чтобы добиться такой миниатюризации, команда использовала нелокализованную метаповерхность ниобата лития. Росио Камачо Моралес, один из соавторов исследования, заявил в пресс-релизе: «Это первая демонстрация инфракрасного света с длиной волны 1550 нм на нелокальной метаповерхности. Получение изображений видимого света с повышением разрешения в высоком разрешении при длине волны 550 нм.
На пути к более простому способу обработки фотонов
Традиционная технология ночного видения основана на сложном механизме, который включает в себя прохождение фотонов через линзу и направление их на электронно-оптический преобразователь, который состоит из двух ключевых компонентов. Фотокатод сначала преобразует фотоны в электроны, которые затем направляются в микроканальные пластины (состоящие из миллионов крошечных отверстий), чтобы увеличить количество образующихся электронов. Эти электроны проходят через фосфоресцирующий экран, где снова преобразуются в фотоны. При контакте с экраном они излучают зеленый свет, освещающий сцену, видимую через прибор ночного видения.
Обратите внимание: Вскоре наступит эра автономных боевых машин, которые будут убивать себе подобных.
©ТМОСКонечно, такой подход невозможно повторить в тесных устройствах. Поэтому исследователи TMOS разработали технологию преобразования фотонов через метаповерхности. Цель состоит в том, чтобы использовать более простой путь обработки фотонов. В новом методе фотоны проходят через одну резонансную метаповерхность, где смешиваются с пучком накачки. Резонансные метаповерхности увеличивают энергию фотонов, переводя их в видимый спектр. Это означает, что электронное преобразование не требуется.
Этот метод также работает при комнатной температуре и не требует системы охлаждения. Традиционные системы визуализации в инфракрасном и видимом свете также не создают идентичные изображения, поскольку они отображают каждый спектр отдельно. Теперь, с помощью апконверсии, эти системы могут захватывать видимый и «невидимый» спектры в одном изображении.
«Эти результаты открывают широкий спектр возможностей, особенно для систем наблюдения, автономной навигации и биологической визуализации», — сказал ведущий исследователь Драгомир Нешев. Он добавил: «Снижение веса и энергопотребления технологий ночного видения является примером важности работы, проделанной Meta-Optics и TMOS для Индустрии 4.0, и предельной миниатюризации технологий будущего.
Команда TMOS разработала технологию инфракрасного видения на основе метаповерхностей арсенида галлия. Однако новый метод призван значительно улучшить предыдущий метод, сделав его более эффективным. Кроме того, пучок фотонов распределяется по более широкой площади, что ограничивает потерю угловых данных.
«Некоторые говорят, что эффективное преобразование инфракрасного изображения в видимое невозможно из-за присущих нелокальным метаповерхностям угловых потерь, приводящих к большому объему несобранной информации. Мы преодолели эти ограничения и экспериментально продемонстрировали эффективное преобразование изображений с повышением частоты», — заключает ведущий автор. Лаура Валенсия Молина.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.