研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種新的基于超表面的設(shè)備，可以根據(jù)周圍的介質(zhì)和所用光的波長(zhǎng)產(chǎn)生多個(gè)不同的全息圖像。可以進(jìn)一步開發(fā)存儲(chǔ)只能使用正確的密鑰集（例如特定光波長(zhǎng)與潮濕條件相結(jié)合）才能檢索的信息的能力，以設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單而有效的加密設(shè)備。

“我們的新超表面可以立即簡(jiǎn)單地讀取設(shè)備表面周圍的環(huán)境，”英國(guó)圣安德魯斯大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人Andrea Di Falco說，“除了加密應(yīng)用外，這還可以用作濕度傳感器或更復(fù)雜的基于光的生物醫(yī)學(xué)系統(tǒng)的一部分。

在Optics Express中，研究人員展示了一種裝置，該裝置在干燥條件下具有705nm光的全息蝴蝶，當(dāng)750nm光與潮濕條件相結(jié)合時(shí)，揭示了毛毛蟲。當(dāng)在干燥條件下使用660nm光時(shí)，兩個(gè)圖像都是可見的�？梢远ㄖ瞥�表面的選擇性響應(yīng)，以處理各種預(yù)編程條件。

Di Falco說：“我們的全息設(shè)備有助于全球開發(fā)光子超表面的物理和應(yīng)用，這是研究人員使用光編碼和操縱信息的最通用的光子工具之一。”

多功能超表面

這項(xiàng)新工作是Di Falco團(tuán)隊(duì)不斷努力開發(fā)光子超表面的一部分，這些表面在可見光范圍內(nèi)運(yùn)行，可用于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用，這些應(yīng)用通常涉及潮濕的環(huán)境。

“全息超表面特別有趣，因?yàn)樗鼈兛梢酝ㄟ^產(chǎn)生可以立即解釋的圖像來傳遞復(fù)雜的信息，而無需額外的層，”Di Falco說�！拔覀兲貏e感興趣的是將不同的光子功能集成到一個(gè)設(shè)備中。

全息超表面可以創(chuàng)建詳細(xì)的圖像，這取決于它們反射或傳輸?shù)墓獾膶傩�。為了�?chuàng)建編碼多個(gè)圖像的全息超表面，研究人員使用了兩種類型的元原子，它們的作用類似于像素。一種類型的元原子僅在干燥條件下反射特定波長(zhǎng)的光，而另一種只有在潮濕條件下使用不同波長(zhǎng)時(shí)才具有高反射率。

“我們?cè)O(shè)計(jì)了一種相對(duì)簡(jiǎn)單的共振元原子幾何形狀，增強(qiáng)了全息超表面對(duì)環(huán)境條件的反應(yīng)，”Di Falco說�！斑@是使用周圍介質(zhì)的折射率作為額外自由度的有效方法，可以多路復(fù)用在超表面編碼的信息。

展示獨(dú)特的圖像

研究人員通過定量測(cè)量全息超表面在空氣和水中不同波長(zhǎng)下的效率來評(píng)估全息超表面的響應(yīng)。超表面在圖像之間產(chǎn)生了非常好的對(duì)比度，幾乎沒有串?dāng)_。換句話說，每組參數(shù)只有一個(gè)圖像可見，這顯示了兩層信息編碼。

接下來，研究人員計(jì)劃增加元原子的選擇性，以創(chuàng)建區(qū)分具有非常相似光學(xué)性質(zhì)的不同介質(zhì)的超表面。這可以用來創(chuàng)建全息傳感器，當(dāng)暴露于不同濃度的特定物質(zhì)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同的圖像。

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