基于超表面的设备根据光线和环境创建不同的图像

研究人员已经开发出一种新的基于超表面的设备，可以根据周围的介质和所用光的波长产生多个不同的全息图像。可以进一步开发存储只能使用正确的密钥集（例如特定光波长与潮湿条件相结合）才能检索的信息的能力，以设计简单而有效的加密设备。

“我们的新超表面可以立即简单地读取设备表面周围的环境，”英国圣安德鲁斯大学的研究团队负责人Andrea Di Falco说，“除了加密应用外，这还可以用作湿度传感器或更复杂的基于光的生物医学系统的一部分。

在Optics Express中，研究人员展示了一种装置，该装置在干燥条件下具有705nm光的全息蝴蝶，当750nm光与潮湿条件相结合时，揭示了毛毛虫。当在干燥条件下使用660nm光时，两个图像都是可见的。可以定制超表面的选择性响应，以处理各种预编程条件。

Di Falco说：“我们的全息设备有助于全球开发光子超表面的物理和应用，这是研究人员使用光编码和操纵信息的最通用的光子工具之一。”

多功能超表面

这项新工作是Di Falco团队不断努力开发光子超表面的一部分，这些表面在可见光范围内运行，可用于生物医学应用，这些应用通常涉及潮湿的环境。

“全息超表面特别有趣，因为它们可以通过产生可以立即解释的图像来传递复杂的信息，而无需额外的层，”Di Falco说。“我们特别感兴趣的是将不同的光子功能集成到一个设备中。

全息超表面可以创建详细的图像，这取决于它们反射或传输的光的属性。为了创建编码多个图像的全息超表面，研究人员使用了两种类型的元原子，它们的作用类似于像素。一种类型的元原子仅在干燥条件下反射特定波长的光，而另一种只有在潮湿条件下使用不同波长时才具有高反射率。

“我们设计了一种相对简单的共振元原子几何形状，增强了全息超表面对环境条件的反应，”Di Falco说。“这是使用周围介质的折射率作为额外自由度的有效方法，可以多路复用在超表面编码的信息。

展示独特的图像

研究人员通过定量测量全息超表面在空气和水中不同波长下的效率来评估全息超表面的响应。超表面在图像之间产生了非常好的对比度，几乎没有串扰。换句话说，每组参数只有一个图像可见，这显示了两层信息编码。

接下来，研究人员计划增加元原子的选择性，以创建区分具有非常相似光学性质的不同介质的超表面。这可以用来创建全息传感器，当暴露于不同浓度的特定物质时，会产生不同的图像。

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