NIST研究人员开发纳米级设备，响应入射光的角度

示意图显示了白光与新开发的装置相互作用的两种不同的方式，定向滤色器用不均匀间隔的凹槽竖立。当白光以三个不同的角度照射紧凑型金属装置的图案侧 - 在这种情况°下，0度°，10和20-°器件分别以红色，绿色和蓝色波长透射光。当任何角度入射的白光照射从非图案侧照射器件时，它将光分离成相同的三种颜色，并在与相同的相应角度对应的不同方向上发送每个颜色。

想象一下，一个微型设备，在你的房子里弥补每个房间的彩虹紫色为客厅，也许是卧室的蓝色，绿色为厨房。由国立标准和技术研究所（NIST）的科学家领导的团队首次开发出纳米级设备，即基于照明方向遍布入射白光进入其组成颜色，或将这些颜色引导到预定集合输出角度。

从远处观察，该装置称为定向滤色器，类似于衍射光栅，含有平行槽或狭缝的扁平金属表面，将光分成不同的颜色。然而，与光栅不同，蚀刻到不透明金属膜中的纳米级凹槽是不同等间隔的。它们是一组带槽的线或同心圆，其间距变化，比可见光的波长小得多。这些属性缩小了滤波器的大小并允许其执行比光栅罐的更多功能。

例如，设备的非均匀或非周期性网格可以定制以向任何所需位置发送特定波长的光。该过滤器具有多个有希望的应用，包括为显示，收获太阳能的显示，收获的红色，绿色和蓝色像素，感测到光的方向，并测量放置过滤器上的超薄涂层的厚度。

除了根据源的位置选择性地过滤输入的白光，滤波器还可以以第二种方式操作。通过测量通过过滤器定制的颜色的光谱，设计用于以特定角度偏转光的特定波长，研究人员可以定位未知光源的位置敲击装置。这对于确定该来源是至关重要的，例如，旨在是针对飞机的激光。

“我们的定向滤波器具有非周期性架构，可以以许多方式起作用，这些方式无法与具有周期性结构的光栅等设备的设备，”NIST物理学家Amit Abrawal说。“通过这种定制设计的设备，我们能够同时操纵多个波长。”

Matthew Davis和Wenqi of Nist和Maryland大学以及Adrawal和Nist Memicyist Henri Lezec，在最新版的自然通信中描述了他们的工作（链接是外部的）。该作品与锡拉丝大学和中国南京大学合作进行。

方向滤色器的操作依赖于光 - 光子的入射粒子与沿金属表面的电子海洋之间的相互作用。光子撞击金属表面在该电海中产生波纹，产生特殊类型的光波等级 - 具有比原始光源更小的波长。

非周期性器件的设计和操作与定期对应物没有直观和直观。然而，Adrawal和他的同事制定了一种设计这些设备的简单模型。领先作者Matthew Davis解释说：“该模型允许我们快速预测这些非周期性设计的光学响应，而无需依赖耗时的数值近似，从而大大降低了设计时间，因此我们可以专注于设备制造和测试。”

新论文中描述的工作是在NIST的纳米级科学和技术中心进行。

出版物：Matthew S. Davis等人，“用于定向滤色和传感的非周期性纳米升性装置，”自然通信8，物品编号：1347（2017）DOI：10.1038 / S41467-017-01268-y