德国开发了一种基于硅纳米颗粒的新型光学扩散片
2021-12-25 16:17:46   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

该新型光学扩散片（diffuser）可以控制光的方向、波长和偏振，可用于透明屏幕或增强现实（AR）应用。

散射中心影响特定的可选波长

光学元件的小型化是光子学领域的一大挑战。据麦姆斯咨询报道，德国卡尔斯鲁厄技术学院（Karlsruhe Institute of Technology, KIT）和耶拿大学（Friedrich Schiller University of Jena）的研究人员成功开发了一种基于硅纳米颗粒的扩散片（diffuser）。该光学元件可以用于控制光的方向、颜色和偏振，据开发人员介绍，这项新技术能够用于透明屏幕或增强现实（AR）。这项研究成果已发表于Advanced Materials。

扩散片借助其中微小的散射中心向各个方向散射入射光。为了克服传统光学扩散片的尺寸和重量问题，KIT和耶拿大学研究团队将一层特殊设计的硅纳米颗粒涂敷在基板上，并以精心设计的无序方式排列这些纳米颗粒。

这些纳米颗粒能够与某些波长可调的光相互作用，从而利用这种超表面（metasurface）来控制光的方向、颜色和偏振。

完美扩散的“优化设计”

KIT博士研究员、该研究主要作者之一Aso Rahimzadegan解释说，我们研究团队面临两个基本问题：“我们能将光学扩散片缩到多小，以及纳米颗粒的无序排列必须是什么样的？”

耶拿大学博士研究员、该研究主要作者之一Dennis Arslan解释称：“我们发现了实现完美扩散的最佳无序量。我们制造了一种超表面扩散片，当用肉眼观察时，它们从各个方向看都是同样明亮的。值得注意的是，它的层厚只有0.2微米。该扩散片可以散射一种特定颜色的光，其他波长的光可以不受干扰地通过。”

这种特性在科学应用中很有用，当然，可从两侧观看的透明屏幕、全息投影仪或AR等消费类设备也可以从中获益。两家合作单位结合各自在实验和理论方面的专业知识，为这些具有挑战性的科学问题提供了答案。

这项研究是在德国研究基金会资助的“Tailored Disorder”优先项目下进行的。而在KIT，这项工作是其3D Matter Made to Order Cluster of Excellence项目的一部分。

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