Revolúcia v infračervenom pásme: RWTH Aachen predstavuje prelomovú technológiu!

Revolúcia v infračervenom pásme: RWTH Aachen predstavuje prelomovú technológiu!

13. mája 2025 oznámil výskumný tím RWTH Aachen pod vedením profesora Thomasa Taubnera prelomovú metódu výroby optických infračervených komponentov. Tento vývoj, ktorý vznikol v spolupráci s Fraunhofer Institutes for Production Technology (IPT) a Laser Technology (ILT), vrhá nové svetlo na dostupnosť a funkčnosť infračervenej optiky.

Infračervené svetlo zostáva pre ľudské oko neviditeľné, ale zohráva kľúčovú úlohu v mnohých oblastiach, ako je spracovanie materiálov, technológia LIDAR a termovízne kamery. Tradične je na to potrebná optika drahá a ťažko dostupná, pretože sa musí vyrábať v malých sériách. S touto novou technológiou by sa to mohlo rýchlo zmeniť.

Inovatívne materiály a techniky

Inovatívna metóda je založená na použití meta-povrchov v kombinácii s materiálom fázovej zmeny telurid indium antimonid (In3SbTe2). Tento materiál má schopnosť prepínať medzi dielektrickou amorfnou a kovovou kryštalickou fázou prostredníctvom cieleného laserového žiarenia. Tieto vlastnosti umožňujú, aby boli kovové nanoantény s mikrónovou veľkosťou opticky naprogramované tak, aby vytvorili prispôsobené optické komponenty pre špecifické aplikácie.

Vývoj je založený na dizertačnej práci Andreasa Heßlera, ktorá bola tiež napísaná pod vedením profesora Taubnera a Matthiasa Wuttiga na RWTH Aachen. Heßler vyvinul koncepty pre lokálne optické programovanie infračervených metapovrchov materiálov so zmenou fázy. Tieto meta-povrchy pozostávajú z periodicky usporiadaných antén, známych aj ako meta-atómy, a sú sľubné na výrobu kompaktnej a multifunkčnej optiky.

Funkcie a aplikácie

Ústrednou inováciou tejto technológie je programovateľnosť. To umožňuje širokú škálu manipulácie s amplitúdou a fázou svetla každého jednotlivého meta-atómu. Výskum už experimentálne preukázal, že rezonancie antény možno posunúť, čím sa otvárajú nové možnosti pre telekomunikácie, tepelné zobrazovanie a lekársku diagnostiku.

Potenciálne aplikácie tejto technológie zahŕňajú vysoko efektívne, ultrakompaktné a aktívne optické prvky vrátane nastaviteľných šošoviek, dynamických hologramov a modulátorov priestorového svetla. Výsledky tohto výskumu sú nielen míľnikom v optike, ale môžu položiť aj základy pre nové trhy v oblasti infračervených optických komponentov.

Výskum a vývoj metamateriálov, najmä tých, ktoré sú zložené z materiálov s fázovou zmenou, je v súlade so súčasnými trendmi. Prispôsobiteľné a prepínateľné funkcie na úrovni metaatómov otvárajú nové stupne voľnosti v dizajne aktívnych fotonických zariadení. Tieto pokroky nie sú len teoretického charakteru, ale sú podporované numerickými metódami na štúdium hybridných metamateriálov s fázovou zmenou na vývoj nových médií pre optický a infračervený spektrálny rozsah.

Spolupráca medzi RWTH Aachen a Fraunhofer Institutes ilustruje úlohu fotonického klastra ako miesta inovácií. Tieto prístupy by mohli nielen posilniť ekonomickú situáciu zainteresovaných inštitúcií, ale aj posunúť technologický rozvoj v Nemecku.