新研发的红外线滤镜可让日常眼镜兼作夜视镜片

夜视技术应用广泛，从体育运动到军事和医疗行动。然而，这些技术受到笨重的光处理和低温冷却组件的限制，同时还依赖于窄带隙半导体（如 InGaAs），而这种半导体需要低温运行且噪声水平较高。

此外，这些系统通常会阻挡可见光。这些装备可能重达两磅多，因此戴上护目镜进行夜跑是不切实际的，甚至可能是不安全的。

澳大利亚的研究人员现在发现，利用基于元表面的上转换技术--一种可以同时捕捉红外光和可见光的超薄材料--可以增强日常眼镜的夜视能力。他们上个月在《先进材料》（Advanced Materials）杂志上发表了这一研究成果。

TMOS 是澳大利亚研究理事会（ARC）的变革性元光学系统卓越中心，该中心的研究人员创造了一种比保鲜膜还薄的红外滤光片，重量不到一克，有朝一日可以安装在一副普通眼镜上。

了解一下传统的夜视技术，就会明白这种滤波器任务的复杂性。传统的夜视技术要求红外光子通过一个透镜，遇到一个光电阴极，光电阴极将这些光子转化为电子，电子再通过一个微通道板，以增加产生电子的数量。

这些电子通过荧光屏重新转化为光子，产生肉眼可见的强化可见图像。这些元件需要低温冷却，以防止热噪声加剧。

相比之下，在基于元表面的上转换技术中，光子通过单个谐振元表面，与泵浦光束混合。共振元表面增强了光子的能量，将其转换为可见光光谱，无需进行电子转换。它还能在室温下工作，无需笨重的冷却系统。此外，利用上转换技术，成像系统可以在一张图像中同时捕捉可见光和不可见光。

研究人员最初的技术采用了砷化镓元表面。新的元表面由铌酸锂制成，在可见光范围内完全透明，因此效率更高。此外，光子束在更宽的表面区域传播，限制了数据的角度损失。

研究人员首次展示了高分辨率上转换成像技术，将非局部元表面中的1550纳米红外光转换为可见的550纳米光。研究报告的作者罗西奥-卡马乔-莫拉莱斯（Rocio Camacho Morales）说，他们之所以选择这些波长，是因为1550 nm红外光通常用于电信领域，而550 nm是人眼高度敏感的可见光。"未来的研究将包括扩大该设备的敏感波长范围，旨在获得宽带红外成像，以及探索图像处理，包括边缘检测"。