研究人员开发出比纸还薄的新型OLED夜视薄膜

摘要:

密歇根大学电气工程和计算机科学教授克里斯-吉宾克(Chris Giebink)可能已经利用一种新型 OLED(有机发光二极管)实现了夜视技术的最大突破之一。他和他的研究团队通过制作厚度不到头发丝1/10的五层有机发光二极管薄膜,能够将红外光转化为可见光,并将其放大100多倍--所有这些都使用了"现成的"部件,并采用了已在实践中用于制造有机发光二极管的方法,从而使成本和可扩展性更具吸引力。

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吉宾克实验室的博士后研究员拉朱-兰潘德正在调整他们的新型有机发光二极管技术 Marcin Szczepanski,密歇根大学

他们的方法也非常独特。光子吸收层与五层有机发光二极管叠层相结合,将红外光转换成电子。每有一个电子通过,这层有机发光二极管就会产生五个光子。然后,电子被转换成可见光光子。咔嚓

当部分光子进入用户眼睛时,其他光子会被光子吸收层重新吸收,从而形成一个正反馈循环,进一步放大输出光量。

团队相信,他们可以更好地优化设计,从而提高产量。

此外,OLED 还会产生一种"记忆效应",即滞后效应,研究团队认为这种效应可用于计算机视觉系统。机器学习和神经网络--人工智能--有可能通过 OLED 夜视系统感知和解释图像和光信号。

光源的亮度和时间长短会改变记忆效应的持续时间和强度......想象一下,你在一个黑暗的房间里,突然一束强光在你的视野中闪过,接下来的一分钟左右你都会看到紫色的光点。

谈到这种"重影"效应会对未来可能推出的产品产生什么影响。研究论文称:"该设备的工作电压比传统的图像增强器低得多。由于厚度只有几微米,人们可以认为该设备重量很轻。"密歇根大学博士后研究员、该研究的第一作者拉朱-兰潘德(Raju Lampande)说:"这标志着在薄膜设备中首次展示了高光子增益。"


Raju Lampande 使用显微镜成像系统研究他们的 OLED 夜视技术 Marcin Szczepanski,密歇根大学

传统的夜视镜一般都很重,需要很大的电量,戴上后可能会很笨重。

现代 NVG 收集环境光和红外光,通过光电阴极将其转化为电子。这些电子通过一个微通道板,使电子大幅倍增,然后被导入荧光屏。荧光屏对电子敏感,并将其转变为可见光。

星光对于一款好的 NVG 来说都已经算是充足的,它能让使用者在肉眼看来完全黑暗的环境中看到东西。

NVG 图像一般为绿色,因为我们的眼睛对绿光更敏感,更容易辨别细节。除了彩色NVG 之外,还有白磷光 NVG 可供选择。甚至还有热敏选项,可以捕捉热信号。

不管你信不信,夜视仪(NVD)早在第二次世界大战前就已经出现了。1929 年,一位名叫卡尔曼-蒂哈尼(Kalman Tihanyi)的匈牙利物理学家发明了一种对红外光敏感的电视摄像机,并被英国用于防空。


第二次世界大战期间安装在装甲坦克上的 ZG 1229 Vampir 型NVD

到 20 世纪 40 年代初,德国陆军已将其安装在装甲坦克上。在 1945 年二战结束前,NVD成为了移动设备,因为德国人已经想出了如何在 StG 44 步枪上安装一个 5 磅(2.26 千克)重的夜视瞄准镜,并将其连接到一个 30 磅(13.6 千克)重的电池上,作为背包佩戴,被称为 ZG 1229 Vampir。NVD 使"夜行者"在夜战中占得先机。它使用的是普通钨丝灯,带有滤光片,只允许红外线通过。


德国"夜行者"手持装有最早的便携式夜视仪之一 ZG 1229 Vampir 的步枪

1945 年晚些时候,英国制造的双筒望远镜式夜视仪需要一个 7000 伏的电源盒。这种装置的机动性不强,而且只生产了少量。

时至今日,我们可以在亚马逊上买到非常便宜(或非常昂贵)的 NVG,价格在 100 美元左右,可以装在口袋里。当这种新型 OLED 薄膜技术(或其他类似技术)投放市场时,就像在您最喜欢的眼镜上贴一张可剥离贴纸一样简单。

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