В будущем мы сможем иметь повседневные очки с функцией ночного видения — и всё благодаря ультратонкому материалу, способному одновременно улавливать инфракрасный и видимый свет.
В новом исследовании, опубликованном 23 мая в журнале Advanced Materials, австралийские учёные обнаружили, что использование «метаповерхностной технологии преобразования» позволяет создать эффект ночного видения без необходимости использования громоздких компонентов для обработки света и криогенного охлаждения.
«Эти результаты открывают значительные возможности для индустрий наблюдения, автономной навигации и биологической визуализации, — заявил главный исследователь Драгомир Нешев (Dragomir Neshev) из Центра передового опыта в области трансформационных метаоптических систем (TMOS) Австралийского исследовательского совета. — Уменьшение размера, веса и потребления энергии технологии ночного видения – это пример того, как метаоптика и работа, которую проводит TMOS, играют ключевую роль в Индустрии 4.0 и будущем экстремальной миниатюризации технологий.»
Традиционные приборы ночного видения работают за счёт прохождения видимого света или инфракрасных фотонов, проходящих через линзу в электронный усилитель изображения, состоящий из фотокатода и микроканальной пластины. Фотокатод превращает фотоны в электроны, которые затем попадают на микроканальную пластину, имеющую миллионы отверстий, усиливающих их количество. После этого электроны взаимодействуют с экраном, покрытым люминофором, и создают зелёное свечение, освещающее сцену, на которую смотрит пользователь.
Исследователи объяснили, что нынешняя установка создаёт проблемы из-за её большого размера для устройства, монтируемого на голове, теплового шума и невозможности совмещения инфракрасного и видимого изображения.
Однако, используя «сверхкомпактную, высококачественную резонансную метаповерхность ниобата лития» — очень тонкое фотонное устройство, которое может модулировать поведение электромагнитных волн — исследователи увеличили энергию инфракрасных фотонов, повысив их частоту, чтобы их длины волн стали попадать в видимый спектр.
Да будет видимый свет
Поскольку инфракрасные фотоны проходят только через одну резонансную метаповерхность, а затем смешиваются с лучом накачки — источником света, используемым для усиления уровней энергии, — ночное видение может быть обеспечено без необходимости преобразования фотонов в электроны. Это позволяет избежать необходимости использования множества тяжёлых оптических и охлаждающих компонентов для снижения теплового шума, ведь преобразование ИК-излучения в видимый свет через метаповерхность происходит при комнатной температуре.
Кроме того, это преобразование с повышением частоты может улавливать как видимый, так и невидимый свет в одном изображении, чего не могут сделать стандартные системы ночного видения, поскольку они должны отображать изображения каждого спектра рядом. Это приводит к неидентичным изображениям. Таким образом, исследователи обнаружили, что их подход обеспечивает прямую визуализацию и обнаружение границ с помощью инфракрасного излучения одновременно в одном изображении, улучшая общее качество изображения ночного видения.
По словам учёных, этот прорыв открыл путь к меньшим, тонким и более эффективным системам ночного видения для различных применений. Мы могли бы даже стать свидетелями появления очков ночного видения или фильтров, которые можно было бы носить поверх очков, чтобы помочь людям видеть ночью. Использование может варьироваться от помощи в отслеживании собаки во время вечерней прогулки до повышения безопасности вождения в ночное время.
