澳洲國立大學(Australian National University;ANU)的研究人員在《奈米通訊》(Nano Letters)期刊中發表製造奈米天線的新方法;透過謂的「二次諧波產生」途徑,研究人員能夠在一般的透明玻璃基板頂部均勻地打造出比人類髮絲更小500倍的奈米天線,從而應用在夜視護目鏡或智慧眼鏡的透鏡上。

研究人員們在「從AlGaAs奈米天線中非線性地產生向量光束」(Nonlinear Generation of Vector Beams From AlGaAs Nanoantennas)一文中解釋這項新的研究成果。研究人員表示,這種新的途徑使其得以在不同的發光頻率從任何方向照射奈米天線時,觀察並特性化奈米天線的行為。研究人員發現,當以紅外線頻率照射時,嵌入式奈米光子元件能夠局部且在空間中操縱光線。(以340-690nm的不同直徑和300nm的厚度測試砷鋁化鎵(AIGaAs)奈米磁碟,並以5μm間隔週期性進行佈置)

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奈米天線能以較佳的方向發射二次諧波。這種二次諧波的產生又稱為「倍頻」(frequency doubling);藉由調整奈米磁碟,研究人員得以在前向、後向及其偏振狀態,形成二次諧波輻射模式。

雖然這種倍頻途徑相當基本,但澳洲國立大學教授Dragomir Neshev表示,它還可以將來自紅外光(或人眼看不到的其他頻率)的光子直接轉換成可見光的頻率。為此,這必須結合紅外光光子與雷射產生的新光子。而這可透過在傳統玻璃透鏡表面嵌入合適的奈米磁碟組合來實現,因而免於設計依賴感測器與顯示器的龐大光電轉換裝置。

研究人員的目標是將極其小型的奈米天線製造成一種薄膜,應用在像智慧眼鏡或護目鏡的透鏡上,以低成本實現革命性的夜視功能。相較於當今的夜視護目鏡,透過這項研究果所實現的夜視護目鏡所需功耗更低,甚至可採用像Google Glass一樣在護目鏡附加電池的方式。

由於這項研究成果明顯適於軍事應用,研究團隊已經向美國國防先進研究計劃署(DARPA)提出了研究建議,尋求在未來五年內開發這項技術的基金。其他應用還包括僅能在特定照明下進行偵測的防偽標記。

「至於申請專利或建立新創公司,目前看來還為時過早,但我希望能確保這項投資基金能夠更接近於實現實際的產品。」

編譯:Susan Hong

(參考原文:Nanoantennas on glass: the path to full photonic night vision?,by Julien Happich)