Revolucija v infrardeči povezavi: RWTH Aachen predstavlja prelomno tehnologijo!

Revolucija v infrardeči povezavi: RWTH Aachen predstavlja prelomno tehnologijo!

13. maja 2025 je raziskovalna skupina RWTH Aachen pod vodstvom profesorja Thomasa Taubnerja objavila prelomno metodo za proizvodnjo optičnih infrardečih komponent. Ta razvoj, ki je bil ustvarjen v sodelovanju z inštitutoma Fraunhofer za proizvodno tehnologijo (IPT) in lasersko tehnologijo (ILT), meče novo luč na razpoložljivost in funkcionalnost infrardeče optike.

Infrardeča svetloba ostaja nevidna človeškemu očesu, vendar igra ključno vlogo na številnih področjih, kot so obdelava materialov, tehnologija LIDAR in termovizijske kamere. Tradicionalno je optika, ki je za to potrebna, draga in težko dostopna, ker jo je treba izdelovati v majhnih serijah. S to novo tehnologijo bi se to lahko hitro spremenilo.

Inovativni materiali in tehnike

Inovativna metoda temelji na uporabi metapovršin v kombinaciji s fazno spremenjenim materialom indijevim antimonidom teluridom (In3SbTe2). Ta material ima sposobnost preklapljanja med dielektrično amorfno in kovinsko kristalno fazo s ciljnim laserskim sevanjem. Te lastnosti omogočajo optično programiranje kovinskih nanoanten mikronske velikosti za ustvarjanje prilagojenih optičnih komponent za posebne aplikacije.

Razvoj temelji na disertaciji Andreasa Heßlerja, ki je bila prav tako napisana pod mentorstvom profesorja Taubnerja in Matthiasa Wuttiga na RWTH Aachen. Heßler je razvil koncepte za lokalno optično programiranje infrardečih metapovršin materiala s fazno spremembo. Te meta-površine so sestavljene iz periodično razporejenih anten, znanih tudi kot meta-atomi, in so obetavne za izdelavo kompaktne in večnamenske optike.

Funkcionalnosti in aplikacije

Osrednja novost te tehnologije je programljivost. To omogoča široko paleto manipulacij svetlobne amplitude in faze vsakega posameznega meta-atoma. Raziskave so že eksperimentalno pokazale, da je resonanco anten mogoče premakniti, kar odpira nove možnosti za telekomunikacije, toplotno slikanje in medicinsko diagnostiko.

Potencialne uporabe te tehnologije vključujejo visoko učinkovite, ultrakompaktne in aktivne optične elemente, vključno z nastavljivimi lečami, dinamičnimi hologrami in modulatorji prostorske svetlobe. Rezultati te raziskave niso le mejnik v optiki, ampak bi lahko postavili tudi temelje za nove trge na področju infrardečih optičnih komponent.

Raziskave in razvoj metamaterialov, še posebej tistih, ki so sestavljeni iz fazno spremenjenih materialov, so v skladu s trenutnimi trendi. Prilagodljive in preklopljive funkcionalnosti na ravni metaatomov odpirajo nove stopnje svobode pri oblikovanju aktivnih fotonskih naprav. Ta napredek ni samo teoretične narave, ampak je podprt z numeričnimi metodami za preučevanje hibridnih metamaterialov s fazno spremembo za razvoj novih medijev za optično in infrardeče spektralno območje.

Sodelovanje med RWTH Aachen in inštituti Fraunhofer ponazarja vlogo grozda Photonics kot mesta inovacij. Ti pristopi ne bi mogli samo okrepiti gospodarskega položaja vpletenih institucij, ampak tudi pospešiti tehnološki razvoj v Nemčiji.