利用旋转超表面来制作紧凑型热成像系统

使用更小的成像器件做更多的事

长波红外光谱偏振成像对于夜视、机器视觉、痕量气体传感和热成像等应用至关重要。然而，当今的光谱偏振长波红外成像仪体积庞大，光谱分辨率和视场有限。

为了克服这些局限性，研究人员转向大面积超薄结构表面，这种表面可以以复杂的方式操纵光。在定制红外响应的旋转色散超表面工程设计之后，他们开发了一种制造工艺，使这些超表面可用于制造适用于成像应用的大面积（直径2.5厘米）旋转设备。最终的旋转堆栈尺寸小于10x10x10厘米，可以与传统的红外相机一起使用。

Wang教授说：“将这些大面积超光学器件与计算成像算法相结合，有助于高效重建热辐射光谱。这使得光谱偏振热成像系统比以前更紧凑、更强大、更有效。”

旋转超表面将热光分解为光谱和偏振分量。研究人员将超表面堆叠与传统长波红外相机和计算成像算法相结合，创建了一个紧凑而强大的光谱热成像系统。

使用热成像对材料进行分类

为了评估他们的新系统，研究人员使用各种材料和微观结构拼出了“普渡”，每种材料和微观结构都具有独特的偏振光谱特性。利用该系统获得的光谱偏振信息，他们准确地分辨出不同的材料和物体。

与传统的热成像方法相比，它们还展示了材料分类准确率提高了三倍，突出了系统的有效性和通用性。

研究人员表示，新方法对于需要详细热成像的应用尤其有用。Wang说：“例如，在安全方面，它可以通过检测人们身上的隐藏物品或物质来彻底改变机场系统。此外，其紧凑而坚固的设计增强了其适用于各种环境条件的适应性，使其特别有利于自主导航等应用。”

除了努力实现系统的视频捕捉外，研究人员还在尝试提高该技术的光谱分辨率、传输效率和图像捕捉与处理速度。

他们还计划改进超表面设计，以实现更复杂的光操纵，获得更高的光谱分辨率。此外，他们希望将该方法扩展到室温成像，因为使用超表面堆叠将该方法限制于高温物体。他们计划使用改进的材料、超表面设计和技术，如防反射涂层来实现这一目标。

相关链接：https://phys.org/news/2024-01-metasurfaces-craft-compact-thermal-imaging.html