Revolūcija infrasarkanajā starā: RWTH Aachen piedāvā revolucionāras tehnoloģijas!

Revolūcija infrasarkanajā starā: RWTH Aachen piedāvā revolucionāras tehnoloģijas!

2025. gada 13. maijā RWTH Aachen pētniecības grupa profesora Tomasa Taubnera vadībā paziņoja par revolucionāru metodi optisko infrasarkano staru komponentu ražošanai. Šī izstrāde, kas tika izveidota sadarbībā ar Fraunhofer Institutes for Production Technology (IPT) un Laser Technology (ILT), atklāj jaunu gaismu infrasarkanās optikas pieejamībai un funkcionalitātei.

Infrasarkanā gaisma cilvēka acij paliek neredzama, taču tai ir izšķiroša nozīme daudzās jomās, piemēram, materiālu apstrādē, LIDAR tehnoloģijā un termiskās attēlveidošanas kamerās. Tradicionāli tam nepieciešamā optika ir dārga un grūti iegūstama, jo tā jāražo mazās sērijās. Izmantojot šo jauno tehnoloģiju, tas varētu ātri mainīties.

Inovatīvi materiāli un tehnikas

Inovatīvā metode ir balstīta uz meta-virsmu izmantošanu kombinācijā ar fāzes maiņas materiālu indija antimonīda telurīdu (In3SbTe2). Šim materiālam ir iespēja pārslēgties starp dielektrisko amorfo un metālisko kristālisko fāzi, izmantojot mērķtiecīgu lāzera starojumu. Šīs īpašības ļauj optiski ieprogrammēt mikronu izmēra metāla nanoantenas, lai izveidotu īpašiem lietojumiem pielāgotus optiskos komponentus.

Izstrādes pamatā ir Andreasa Heslera disertācija, kas arī tapusi RWTH Aachen profesora Taubnera un Matiasa Vatiga vadībā. Heßler izstrādāja koncepcijas infrasarkano staru fāzes maiņas materiāla metavirsmu lokālai optiskai programmēšanai. Šīs meta virsmas sastāv no periodiski izkārtotām antenām, kas pazīstamas arī kā metaatomi, un tās ir daudzsološas kompaktas un daudzfunkcionālas optikas izgatavošanai.

Funkcionalitātes un lietojumprogrammas

Šīs tehnoloģijas galvenais jauninājums ir programmējamība. Tas nodrošina dažādas manipulācijas ar katra atsevišķā metaatoma gaismas amplitūdu un fāzi. Pētījumi jau ir eksperimentāli pierādījuši, ka antenas rezonanses var mainīt, paverot jaunas iespējas telekomunikācijām, termoattēlveidošanai un medicīniskajai diagnostikai.

Šīs tehnoloģijas potenciālie pielietojumi ietver ļoti efektīvus, īpaši kompaktus un aktīvus optiskos elementus, tostarp regulējamas lēcas, dinamiskas hologrammas un telpiskos gaismas modulatorus. Šī pētījuma rezultāti ir ne tikai pagrieziena punkts optikas jomā, bet arī varētu likt pamatu jauniem tirgiem infrasarkano optisko komponentu jomā.

Metamateriālu, īpaši to, kas sastāv no fāzes maiņas materiāliem, izpēte un izstrāde atbilst pašreizējām tendencēm. Pielāgojamas un pārslēdzamas funkcijas metaatomu līmenī paver jaunas brīvības pakāpes aktīvo fotonisko ierīču dizainā. Šie sasniegumi ir ne tikai teorētiski, bet tos atbalsta skaitliskās metodes, lai pētītu hibrīda fāzes izmaiņu metamateriālus, lai izstrādātu jaunus nesējus optiskajam un infrasarkanajam spektra diapazonam.

Sadarbība starp RWTH Aachen un Fraunhofera institūtiem ilustrē Fotonikas klastera kā inovācijas vietas lomu. Šīs pieejas varētu ne tikai stiprināt iesaistīto iestāžu ekonomisko situāciju, bet arī veicināt tehnoloģiju attīstību Vācijā.