Однажды мы сможем иметь повседневные очки с ночным видением благодаря ультратонкому материалу, способному одновременно улавливать инфракрасный и видимый свет.
В исследовании, опубликованном в журнале Advanced Materials, ученые из Австралии обнаружили, что с помощью «технологии повышающего преобразования на основе метаповерхности» можно создать эффект ночного видения без необходимости использования громоздких компонентов для обработки света и криогенного охлаждения.
«Эти результаты обещают значительные возможности для наблюдения, автономной навигации и биологической визуализации, среди прочего», — ведущий автор исследования Драгомир Нешев из Центра передового опыта в области трансформационных метаоптических систем (TMOS) Австралийского исследовательского совета. «Уменьшение требований к размеру, весу и мощности для технологий ночного видения является примером того, как метаоптика и работа, которую выполняет TMOS, имеют решающее значение для Индустрии 4.0 и будущей чрезвычайной миниатюризации технологий».
Традиционные очки ночного видения работают с помощью видимого света или инфракрасных фотонов, проходящих через линзу в электронную трубку усилителя изображения, состоящую из фотокатода и микроканальной пластины. Фотокатод превращает фотоны в электроны, и эти электроны затем попадают в микроканальную пластину, которая имеет миллионы отверстий, которые усиливают их число. Затем электроны взаимодействуют с экраном, покрытым фосфором, и проявляют зеленое свечение, освещая сцену, которую видит владелец.
Исследователи объяснили, что нынешняя установка создает проблемы из-за ее большого размера для устройства, монтируемого на голове, теплового шума и неспособности дополнять инфракрасные и видимые изображения.
Однако, используя «ультракомпактную, высококачественную резонансную метаповерхность ниобата лития» — очень тонкое фотонное устройство, которое может модулировать поведение электромагнитных волн — исследователи увеличили энергию инфракрасных фотонов, увеличив их частоту, чтобы привести их длины волн в зрительный спектр.
Поскольку инфракрасные фотоны проходят только через одну резонансную метаповерхность и затем смешиваются с накачивающим лучом — источником света, используемым для усиления уровней энергии — ночное видение может быть обеспечено без необходимости преобразования фотонов в электроны. Это затем обходит необходимость в нескольких тяжелых оптических и охлаждающих компонентах для снижения теплового шума; преобразование из ИК 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 краев с помощью инфракрасного излучения одновременно в одном изображении, улучшая общее качество изображения ночного видения.
Этот прорыв открыл путь к более компактным, тонким и эффективным системам ночного видения для различных применений, заявили ученые. Мы даже могли бы увидеть появление очков ночного видения или фильтров, которые можно было бы надевать поверх очков, чтобы помочь людям видеть ночью. Использование может варьироваться от помощи в слежении за собакой во время вечерней прогулки до обеспечения безопасности вождения ночью.
