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納米“放大鏡”可將光線放大一萬倍

[2015/7/17]

  美國威斯康星大學麥迪遜分校的科學家日前開發(fā)出一種能將光線放大一萬倍的光學設備。讓人稱奇的是,這種神奇的“放大鏡”只有幾納米大。研究人員稱,該研究有望大幅提升相機弱光拍攝性能,在提高太陽能電池的轉化效率上也有很大潛力。相關論文發(fā)表在近日出版的《物理評論快報》雜志上。

  光在某些方面和聲音很像,可以產生共振,借助這種方式可將周圍的光線放大。威斯康星大學麥迪遜分校的科學家,正是借助這一原理制造出了納米“放大鏡”。它實際上是一種納米共振器,該設備能讓光的波長變短,收集大量的光能,然后在一個非常大的區(qū)域將其散射出去。這意味著它的散射光能用于成像,能像放大鏡一樣,放大物體的光學尺寸。

  負責此項研究的該校電子與計算機工程學助理教授余宗福(音譯)說:“就像琴弦能讓周圍的空氣發(fā)生振動,產生美妙的音樂一樣,這個非常小巧的光學器件能從周圍吸收光線,產生讓人驚訝的強大輸出!

  余宗福說,他們正在開發(fā)基于該技術的光電傳感器,這樣的設備將能幫助攝影師在弱光條件下拍出圖像質量更好的圖像。在成像領域,這樣的能力要顯著優(yōu)于傳統(tǒng)的玻璃和樹脂鏡片,因為這些傳統(tǒng)光學材料更容易受到自身尺寸和光線方向的影響。

  鑒于納米共振器能吸收大量光線的能力,該技術在提高太陽能光電轉化效率方面也具有很大潛力。由于納米共振器具有較大的光學截面,也就是說,其發(fā)光尺寸遠遠要大于其自身實際物理尺寸的大小,這樣所帶來的一個好處是,可以擺脫在類似的系統(tǒng)中經常會出現的、讓人頭痛的發(fā)熱問題,讓被動散熱成為可能。

  研究人員稱,這種納米共振器對光散射能力顯著優(yōu)于之前的設備,在光傳導和光傳感領域開辟了一條新的途徑。