Новый всеоптический подход может миниатюризировать технологию ночного видения

Инфракрасный (IR) до видимой (VIS) повышение конверсии для применений зрения.а) Схема нелинейного восходящего конвертора для инфракрасной визуализации, где инфракрасный свет освещал объект и проходящего через линзу (L1) когерентно поднимается до видимого света и фиксируется другой линзой (L2)Камера на основе кремния.б) Идеальный конвертер должен преобразовать все лучи, инцидентные под разными углами, с одинаковой эффективностью, то есть, h (k) = постоянная.Кредит: передовые материалы (2024).Doi: 10.1002/adma.202402777

Устройства ночного видения в основном использовались военными, охотничьи энтузиасты, желающие тащить вокруг многоцелевых биноклей, или фотографов, счастливых носить с собой тяжелые линзы.Это связано с весом и основной частью технологии.Средний человек не собирается в ночное время с дополнительным килограммом, привязанным к лбу.

Поэтому миниатюрное ночное видение может привести к широкому распространению.Создание фильтров Night Vision, которые весят меньше грамм и могут сидеть как фильм на паре традиционных очков, открывает новые повседневные приложения.

Очки для потребительского ночного видения, которые позволяют пользователю видеть видимый и инфракрасный спектр одновременно, могут привести к более безопасному вождению в темных, более безопасных ночных прогулках и менее хлопот в условиях низкого освещения, которые в настоящее время требуют громоздких и часто неудобных фаз.

В исследованиях, опубликованных в Advanced Materials, исследователи TMOS из Австралийского национального университета демонстрируют расширенное инфракрасное зрение, нелинейную технологию воспитания с использованием нелокальной метазоповерхности лития ниобата.

Традиционные технологии ночного видения требуют, чтобы инфракрасные фотоны проходили через линзу, а затем сталкивались с фотокатодой, которая превращает эти фотоны в электроны, которые затем проходят через микроканальную пластину, чтобы увеличить количество генерируемых электронов.Эти электроны проходят через экран фосфора, которые будут переоборудованы обратно на фотоны, создавая усиленное видимое изображение, которое можно увидеть глазом.

Эти элементы требуют криогенного охлаждения, чтобы предотвратить усиление теплового шума.Высококачественная система ночного видения, подобная описанной выше, является тяжелой и громоздкой.Кроме того, эти системы часто блокируют видимый свет.

Технология подъема на основе метасурса требует меньше элементов, что значительно сокращает его след.Фотоны проходят через одну резонансную метасурскую, где они смешиваются с лучами насоса.Резонансная метазоподобность усиливает энергию фотонов, притягивая их в спектр видимого света - не требуется преобразование электронов.Он также работает при комнатной температуре, устраняя необходимость в громоздких и тяжелых системах охлаждения.

Кроме того, традиционные инфракрасные и видимые системы визуализации не могут создавать идентичные изображения, поскольку они собирают изображения из каждого спектра бок о бок.Используя технологию повышения конверсии, системы визуализации могут захватывать как видимый, так и невидимый в одном изображении.

Работа - это улучшение оригинальной технологии исследователей, которая была включена в метазоземную метазообразную галлия.Их новая метазоповерхности сделана из литий -ниобате, который полностью прозрачен в видимом диапазоне, что делает его гораздо более эффективным.Кроме того, фотонный луч распространяется на более широкую площадь поверхности, ограничивая угловую потерю данных.

Ведущий автор Лаура Валенсия Молина говорит: «Люди говорят, что высокая эффективность повышения инфракрасного положения к видимому невозможноЭкспериментально продемонстрировать высокую эффективность повышения конверсии “.

Автор Роцио Камачо Моралес говорит: «Это первая демонстрация высокого разрешения визуализации подпрыгивания от 1550 нм инфракрасного до видимого 550 нм света при нелокальной метасурсе. Мы выбираем эти длины волны, потому что 1550 нм, инфракрасный свет, обычно используется.Для телекоммуникаций и 550 нм виден свет, к которому человеческие глаза очень чувствительны.

«Будущие исследования будут включать в себя расширение диапазона длин волн, к которому устройство чувствительно, стремясь получить широкополосную ИК -изображения, а также изучение обработки изображений, включая обнаружение краев».

Главный исследователь Драгомир Нешев говорит: «Эти результаты обещают значительные возможности для наблюдения, автономной навигации и биологических отраслей визуализации, среди прочего. Уменьшение размера веса и потребности в мощности технологии ночного видения является примером того, как мета-оптическаяTMOS делает, имеет решающее значение для промышленности 4.0 и будущей экстремальной миниатюризации технологий ».

More information: Laura Valencia Molina et al, Enhanced Infrared Vision by Nonlinear Up‐Conversion in Nonlocal Metasurfaces, Advanced Materials (2024). DOI: 10.1002/adma.202402777