光探测红外(IR)的需求继续增长,由于各种各样的应用程序从食品质量控制和夜视设备和激光雷达遥感。商业红外摄像机需要红外光线的转换电子和合成图像的投影显示。这显示块可见光的传播,从而扰乱正常的视力。此外,这种红外探测器需要低温甚至低温冷却由于低红外光子的能量,使得红外探测器笨重和沉重。
一种替代传统相机是使用非线性光学过程的红外光线转换成可见的。在这种情况下,电子信号不再参与红外检测过程,图像,转换成可见的,可以捕捉到眼睛或手机型号相机。光学过程采用这种技术是非线性和频代(SFG)。SFG过程中,两个事件光子,其中一个在红外光谱,在非线性材料相互作用生成排放和可见的频率更高。然而,通常这种转换方法依赖于庞大而昂贵的非线性晶体。
一个非常有吸引力的平台来克服这些限制是使用称为metasurfaces超薄纳米晶体层。密集的nanoantennas Metasurfaces平面阵列,设计来操纵各种入射光的属性包括它的频率。在各种例子,介质和半导体metasurfaces承诺提高非线性光学过程在纳米尺度上。这种metasurfaces可以表现出增强的变频由于励磁光学共振和自由空间的好耦合。因此,一个有前途的方法是使用非线性metasurfaces up-convert红外光子,从而可见红外图像对象通过连贯的转换使用超薄和超轻型设备。重要的是,透明metasurfaces可以执行红外成像在传输配置,同时发射可见光,允许正常的视力。
记住这个想法,研究人员从澳大利亚国立大学,诺丁汉特伦特大学和合作者在世界范围内成功地演示红外成像通过非线性metasurfaces组成的小型半导体纳米晶体。研究人员设计了一个multiresonant metasurface提高参与SFG字段在所有频率的过程。设计metasurface捏造,转移到一个透明的玻璃,在玻璃表面形成一层纳米晶体。
在实验中,照亮了metasurfaces Siemens-star目标的红外图像。目标的红外图像与第二个混合梁,通过SFG过程,up-converted可见波长为550 nm。可见绿色图像,与传统的相机捕捉,对应于不同的横向位置的目标,包括当目标是完全从红外光束的路径,从观察metasurface SFG发射。尽管不同部位的红外信号光束被独立up-converted metasurface纳米晶体构成,这些照片是well-reproduced可见。
拟议中的metasurface-based红外成像方法提供了新颖的机会不可能在传统上变频系统。例如,counter-propagating激发光束的使用,以及在不同的角度和发病率,最重要的是,多色红外成像的适当metasurface而设计的。因此,研究人员可以获得的结果的好处紧凑的仪器和传感器的未来发展,提供了一个超薄和ultracompact平台和新的功能,如多色红外成像在室温下。
