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光學(xué)元件

等離子體激元為光電探測器披上隱身衣

星之球激光 來源:搜狐2012-05-30 我要評論(0 )   

美國斯坦福大學(xué)和賓夕法尼亞大學(xué)組成的一個聯(lián)合工程師團隊首次使用 等離子 體激元創(chuàng)建出一個可以探測光同時也可以隱形的新設(shè)備,應(yīng)用于先進的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)和數(shù)碼像機中...

       美國斯坦福大學(xué)和賓夕法尼亞大學(xué)組成的一個聯(lián)合工程師團隊首次使用等離子體激元創(chuàng)建出一個可以探測光同時也可以隱形的新設(shè)備,應(yīng)用于先進的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)和數(shù)碼像機中,可生成更為清晰、更準(zhǔn)確的照片和影像。

  等離子體激元,即在光激發(fā)下的金屬納米結(jié)構(gòu)中自由電子氣集體振蕩,是目前可以突破光的衍射極限來實現(xiàn)納米尺度上對光操縱的新型量子態(tài),為光學(xué)元器件和芯片的小型化以及未來信息領(lǐng)域超越摩爾定律帶來了曙光。

  新研究首次將等離子體激元這一概念用于光電子探測隱形設(shè)備。研究人員稱,在其上的反光金屬涂層可使一些東西看不見,使這種設(shè)備不可直觀,由此創(chuàng)建出一種隱形的光檢測器裝置。該設(shè)備的核心是由薄薄的金帽覆蓋硅納米線。研究人員通過調(diào)整硅中的金屬比例,即一種調(diào)諧其幾何尺寸的技術(shù),精心設(shè)計了一個“電漿斗篷”,其中金屬和半導(dǎo)體中的散射光相互抵消,從而使該設(shè)備不被看見。該技術(shù)的關(guān)鍵在于,在薄金涂層中建立一個偶極子,與硅的偶極子在力量上可對等。當(dāng)同樣強烈的正負偶極子相遇時,它們之間相互抵消,系統(tǒng)就會變得不可見。

  研究人員說:“我們發(fā)現(xiàn),一個精心設(shè)計的金殼極大地改變了硅納米線的光學(xué)響應(yīng)。在金屬絲中光吸收略有下降,而由于隱形效果,散射光會下降100倍。實驗同樣證明,在計算機芯片中常用的其他金屬如鋁和銅也會具有同樣效果。之所以能夠產(chǎn)生隱蔽性,首先是金屬和半導(dǎo)體的調(diào)整。而如果偶極子沒有正確對齊,隱形效果則會減弱甚至失去。所以只有在適量材料中的納米尺度下,才能做到最大程度的隱形。”

  研究人員預(yù)測,這種可調(diào)的金屬半導(dǎo)體設(shè)備在未來將用于許多相關(guān)領(lǐng)域,包括太陽能電池、傳感器、固態(tài)照明、芯片級的激光器等。例如,在數(shù)碼像機和先進的成像系統(tǒng)中,等離子體激元的隱形像素可能會減少由于相鄰像素之間破壞性串?dāng)_產(chǎn)生圖像模糊的狀況,從而生成更清晰、更準(zhǔn)確的照片和醫(yī)學(xué)影像。

 

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