Revolutsioon infrapunas: RWTH Aachen esitleb murrangulist tehnoloogiat!

Revolutsioon infrapunas: RWTH Aachen esitleb murrangulist tehnoloogiat!

13. mail 2025 kuulutas professor Thomas Taubneri juhitud RWTH Aacheni uurimisrühm välja murrangulise meetodi optiliste infrapunakomponentide tootmiseks. See arendus, mis loodi koostöös Fraunhoferi tootmistehnoloogia instituutidega (IPT) ja lasertehnoloogiaga (ILT), heidab uut valgust infrapunaoptika kättesaadavusele ja funktsionaalsusele.

Infrapunavalgus jääb inimsilmale nähtamatuks, kuid mängib olulist rolli paljudes valdkondades, nagu materjalitöötlus, LIDAR-tehnoloogia ja termokaamerad. Traditsiooniliselt on selleks vajalik optika kallis ja keeruline hankida, sest seda tuleb toota väikeste seeriatena. Selle uue tehnoloogiaga võib see kiiresti muutuda.

Uuenduslikud materjalid ja tehnikad

Uuenduslik meetod põhineb metapindade kasutamisel koos faasimuutusmaterjaliga indium antimoniidtelluriidiga (In3SbTe2). Sellel materjalil on sihitud laserkiirguse abil võimalus lülituda dielektrilise amorfse ja metallilise kristallilise faasi vahel. Need omadused võimaldavad mikronisuurusi metallist nanoantenne optiliselt programmeerida, et luua konkreetsete rakenduste jaoks kohandatud optilisi komponente.

Arendused põhinevad Andreas Heßleri väitekirjal, mis on samuti kirjutatud RWTH Aacheni professor Taubneri ja Matthias Wuttigi juhendamisel. Heßler töötas välja infrapuna faasimuutusmaterjali metapindade kohaliku optilise programmeerimise kontseptsioonid. Need metapinnad koosnevad perioodiliselt paigutatud antennidest, mida tuntakse ka metaaatomitena, ja on paljulubavad kompaktse ja multifunktsionaalse optika valmistamiseks.

Funktsioonid ja rakendused

Selle tehnoloogia keskne uuendus on programmeeritavus. See võimaldab laialdaselt manipuleerida iga üksiku meta-aatomi valguse amplituudi ja faasiga. Uuringud on juba eksperimentaalselt näidanud, et antenni resonantse saab nihutada, avades uusi võimalusi telekommunikatsiooni, termopildi ja meditsiinilise diagnostika jaoks.

Selle tehnoloogia potentsiaalsete rakenduste hulka kuuluvad ülitõhusad, ülikompaktsed ja aktiivsed optilised elemendid, sealhulgas reguleeritavad läätsed, dünaamilised hologrammid ja ruumilised valgusmodulaatorid. Selle uurimistöö tulemused ei ole mitte ainult optika verstapostiks, vaid võivad panna aluse ka uutele turgudele infrapuna optiliste komponentide valdkonnas.

Metamaterjalide, eriti faasimuutusmaterjalidest koosnevate materjalide uurimine ja arendamine on kooskõlas praeguste suundumustega. Metaatomi tasemel kohandatavad ja lülitatavad funktsioonid avavad aktiivsete fotooniliste seadmete kujundamisel uued vabadusastmed. Need edusammud ei ole mitte ainult teoreetilised, vaid neid toetavad numbrilised meetodid hübriidfaasimuutuste metamaterjalide uurimiseks, et töötada välja uudsed kandjad optilise ja infrapuna spektrivahemiku jaoks.

Koostöö RWTH Aacheni ja Fraunhoferi instituutide vahel illustreerib fotoonikaklastri rolli innovatsioonikohana. Need lähenemisviisid võivad mitte ainult tugevdada asjaomaste institutsioonide majanduslikku olukorda, vaid edendada ka tehnoloogilist arengut Saksamaal.