| cyqdesign | 2017-11-09 23:11 |
科学家们首次开发了纳米级彩色滤波器从远处看，这个被称为定向滤光器的装置类似于一个衍射光栅，即包含将光分成不同颜色的平行凹槽或狭缝的平坦金属表面。然而，与光栅不同的是，蚀刻到不透明金属膜上的纳米级凹槽不是周期性的 - 不是等间距的。它们要么是一组凹槽线，要么是同心圆，它们的间距不同，远小于可见光的波长。这些特性缩小了滤光片的尺寸，使其能够执行比光栅更多的功能。 [attachment=80218] 示意图显示了两种不同的方式，即白光与一个新开发的设备相互作用，一个定向滤色器被排列成不均匀间隔的凹槽。当白光以三个不同的角度（在这种情况下为0°，10°和20°）照射坚固金属装置的图案化一侧时，该装置分别透射红，绿和蓝波长的光。当以任何角度入射的白光从非图案化的一侧照射该装置时，该装置仍将光分成上述三种颜色，并且以对应于相同的角度的不同方向发送每种颜色。来源：NIST 例如，该设备的非均匀或非周期性网格可以被定制，用来将特定波长的光发送到任何期望的位置。该滤光片具有许多有前景的应用，包括用在显示器里来产生紧密间隔的红色，绿色和蓝色像素，收集太阳能，感知入射光的方向，并测量放置在滤光器上方的超薄涂层的厚度。 除了基于源的位置选择性地过滤入射的白光之外，过滤器也可以以第二种方式操作。研究人员通过测量通过定制的滤光片的光谱，以特定角度偏转特定波长的光线，研究人员可以精确定位一种未知光源的位置。例如，对于确定这个来源是否是针对飞机的激光，这可能是至关重要的。 美国国家标准技术研究所的物理学家阿米特·阿格拉瓦尔（Amit Agrawal）表示：“我们的定向滤波器，具有非周期性结构，有很多功能，这些功能都是具有周期性结构的光栅等设备根本上不能实现的。通过这个定制的设备，我们可以同时处理多个波长的光。” 美国国家标准技术研究所（NIST）和马里兰大学的Matthew Davis和Wenqi Zhu以及Agrawal和NIST的物理学家Henri Lezec在最新一期的Nature Communications上描述了他们的工作（外部链接）。合作这项工作还有美国雪城大学和中国南京大学。 定向彩色滤光器的操作依赖于入射的光子与沿着金属表面漂浮的电子海之间的相互作用。撞击金属表面的光子在这个电子海中产生涟漪，产生一种特殊类型的光波 - 等离子激元，其波长比原始光源小得多。 非周期性设备的设计和操作不像其周期性设备那样直观和直接。然而，Agrawal和他的同事已经开发出了一个设计这些设备的简单模型。论文第一作者Matthew Davis解释说：“这个模型使我们能够快速预测这些非周期性设计的光学响应，而不依赖于耗时的数值近似，从而大大缩短了设计时间，从而使我们能够专注于设备的制造和测试。  原文链接：https://www.sciencedaily.com/releases/2017/11/171107140153.htm
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