独一无二的光学涂层

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独一无二的光学涂层

一个多世纪以来,光学涂层已被用来更好地反射来自透镜和其他设备的某些波长的光,或者相反地,可以更好地透射某些波长的光通过它们。例如,有色眼镜上的涂层会反射或“遮挡”有害的蓝光和紫外线。

但是直到现在,还没有开发出能够同时反射和透射相同波长或颜色的光学涂层。

罗切斯特大学和凯斯西储大学的研究人员在《自然纳米技术》的一篇论文中,描述了一种新型的光学涂层,即所谓的“ Fano共振光学涂层”(FROC),该光学涂层可用于滤光片上以反射和透射非凡的颜色。纯度。

另外,可以使涂层仅完全反射非常窄的波长范围。

罗切斯特光学学院教授,通讯作者郭春雷说:“反射光的窄度很重要,因为我们希望对波长进行非常精确的控制。” “在我们的技术之前,唯一能够做到这一点的是多层介电镜,它要厚得多,受角度依赖性强,制造成本高得多。因此,我们的涂层可以是低成本和高成本的。性能替代方案。”

研究人员预想了这项新技术的一些应用。例如,它们显示了如何将FROC用于分离太阳光谱的热波段和光伏波段。这种能力可以提高使用混合热电发电作为太阳能选项的设备的效率。郭说:“仅将太阳光谱的有用波段导向光伏电池可防止其过热。”

该技术还可以使光伏电池的寿命增加六倍。郭说,频谱的其余部分“被吸收为热能,可以以其他方式使用,包括夜间的能量存储,发电,太阳能驱动的水卫生或加热水源”。

郭说:“这些光学涂层显然可以做很多其他涂层不能做的事情。” 但是,与其他新发现一样,“我们或其他实验室将需要一点时间来进一步研究此问题并提出更多的应用程序。

“即使发明了激光,人们最初还是对如何使用它感到困惑。寻找应用是一种新颖。”

郭的实验室,即高强度飞秒激光实验室,因其在使用飞秒激光将独特特性蚀刻到金属表面中的开创性工作而闻名。

FROC项目源于对探索“平行”方式以创建不涉及激光蚀刻的独特表面的渴望。郭说:“使用激光更容易实现某些应用,而没有激光则更容易实现。”

以物理学家乌戈·法诺(Ugo Fano)的名字命名的法诺共振是一种广泛的波散射现象,首先被观察为涉及电子的原子物理学的基本原理。后来,研究人员发现在光学系统中也可以观察到相同的现象。郭说:“但这涉及到非常复杂的设计。”

郭和他的同事发现了一种更简单的方法来在其光学涂层中利用Fano共振。

他们在金属表面上涂了一层15纳米厚的锗薄膜,形成了能够吸收宽波长带的表面。他们将其与支持窄带共振的腔相结合。耦合的腔体表现出能够反射非常窄的光带的Fano共振。


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