Technologia metasurfacyjna staje się coraz bardziej znacząca w nowoczesnej optyce, a najnowsze osiągnięcia pochodzą z Koreańskiego Instytutu Zaawansowanej Nauki i Technologii (KAIST). Zespół badawczy opracował metasurfację Janus, która pozwala na doskonałą kontrolę asymetrycznego przesyłu światła, tworząc fundamenty dla nowej ery systemów bezpieczeństwa i aplikacji. Technologia ta, nazwana na cześć rzymskiego boga Janusa, znanego z dwustronnego oblicza, oferuje możliwość jednoczesnego działania dwóch niezależnych systemów optycznych w ramach jednego urządzenia.

Na przykład urządzenie może działać jako lupa w jednym kierunku światła, podczas gdy w przeciwnym kierunku może pełnić funkcję polaryzowanej kamery. Ta możliwość umożliwia kontrolę właściwości świetlnych, takich jak intensywność, faza i polaryzacja, w zależności od kierunku światła. Ten postęp stanowi rozwiązanie problemu, z którym borykały się wcześniejsze technologie metasurfacyjne, które nie potrafiły skutecznie kontrolować tych właściwości w zależności od kąta padania światła.

Innowacje w rozwiązaniach bezpieczeństwa

Jednym z najważniejszych aspektów tej technologii jest jej zastosowanie w rozwiązaniach bezpieczeństwa. Metasurfacja Janus umożliwia tworzenie nowych systemów optycznych do szyfrowania, co sprawia, że przesył danych jest bezpieczniejszy niż kiedykolwiek wcześniej. Zespół badawczy wdrożył hologram wektorowy, który generuje różne obrazy w zależności od kierunku i stanu polaryzacji światła. W ten sposób możliwe jest stworzenie systemu, który pozwala na dekodowanie informacji tylko w określonych warunkach, co znacznie zwiększa bezpieczeństwo w aplikacjach takich jak komunikacja kwantowa i przesyłanie wrażliwych danych.

Zastosowania w przemyśle i nauce

Metasurfacja Janus ma dalekosiężne zastosowania nie tylko w rozwiązaniach bezpieczeństwa, ale także w branżach takich jak rozszerzona rzeczywistość (AR), wyświetlacze holograficzne i systemy LiDAR dla pojazdów autonomicznych. Ultra-cienka struktura metasurfacji pozwala na znaczne zmniejszenie objętości i wagi tradycyjnych urządzeń optycznych, co przyczynia się do miniaturyzacji i projektowania lekkich urządzeń przyszłej generacji. Ta technologia nie tylko poprawia wydajność, ale także oferuje nowy poziom elastyczności w rozwoju zaawansowanych systemów optycznych.

Profesor Jonghwa Shin, lider zespołu badawczego, stwierdził, że dalsze badania będą kontynuować rozwój tej technologii w celu opracowania nowych aplikacji w różnych dziedzinach, w tym rozszerzonej rzeczywistości i zaawansowanych systemów wyświetlania. Ponadto profesor Shin podkreślił, że technologia metasurfacyjna będzie miała znaczący wpływ na rozwój systemów optycznych dla pojazdów autonomicznych, szczególnie w zakresie poprawy systemów LiDAR, które odgrywają kluczową rolę w nawigacji pojazdów bez kierowcy.

Przyszłość technologii optycznej

Ta rewolucja w technologii metasurfacyjnej stanowi fundament dla nowych innowacji w systemach optycznych, a jej zastosowanie w systemach bezpieczeństwa i komunikacji kwantowej to dopiero początek. Oczekuje się, że metasurfacja Janus przyniesie znaczące zmiany w sposobie, w jaki rozwijamy i wykorzystujemy urządzenia optyczne w różnych branżach, od technologii motoryzacyjnej po komunikacyjną.

Dalsze badania skupiają się na integracji tej technologii w codziennych urządzeniach, mając na celu stworzenie nowych rozwiązań komercyjnych, które umożliwią lepsze bezpieczeństwo, obniżenie kosztów produkcji i zwiększenie funkcjonalności urządzeń.

Badania są wspierane przez program rozwoju nanomateriałów oraz program dla badaczy w średniej karierze w Narodowej Fundacji Nauki Korei. Praca została opublikowana w międzynarodowym czasopiśmie Advanced Materials, a jej znaczenie zostało podkreślone w społeczności naukowej z uwagi na potencjalne zastosowania w szerokim zakresie sektorów przemysłowych.

Technologia metasurfacyjna Janus już teraz pokazuje ogromny potencjał do transformacji wielu gałęzi przemysłu, a dalsze innowacje, które przesuną granice możliwości w technologii optycznej, są spodziewane.

Źródło: Korea Advanced Institute of Science and Technology