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科学家开发纳米"放大镜"可将光线放大一万倍

导读: 美国威斯康星大学麦迪逊分校的科学家日前开发出一种能将光线放大一万倍的光学设备。让人称奇的是,这种神奇的“放大镜”只有几纳米大。研究人员称,该研究有望大幅提升相机弱光拍摄性能,在提高太阳能电池的转化效率上也有很大潜力。

  美国威斯康星大学麦迪逊分校的科学家日前开发出一种能将光线放大一万倍的光学设备。让人称奇的是,这种神奇的“放大镜”只有几纳米大。研究人员称,该研究有望大幅提升相机弱光拍摄性能,在提高太阳能电池的转化效率上也有很大潜力。相关论文发表在近日出版的《物理评论快报》杂志上。

  光在某些方面和声音很像,可以产生共振,借助这种方式可将周围的光线放大。威斯康星大学麦迪逊分校的科学家,正是借助这一原理制造出了纳米“放大镜”。它实际上是一种纳米共振器,该设备能让光的波长变短,收集大量的光能,然后在一个非常大的区域将其散射出去。这意味着它的散射光能用于成像,能像放大镜一样,放大物体的光学尺寸。

  负责此项研究的该校电子与计算机工程学助理教授余宗福(音译)说:“就像琴弦能让周围的空气发生振动,产生美妙的音乐一样,这个非常小巧的光学器件能从周围吸收光线,产生让人惊讶的强大输出。”

  余宗福说,他们正在开发基于该技术的光电传感器,这样的设备将能帮助摄影师在弱光条件下拍出图像质量更好的图像。在成像领域,这样的能力要显著优于传统的玻璃和树脂镜片,因为这些传统光学材料更容易受到自身尺寸和光线方向的影响。

  鉴于纳米共振器能吸收大量光线的能力,该技术在提高太阳能光电转化效率方面也具有很大潜力。由于纳米共振器具有较大的光学截面,也就是说,其发光尺寸远远要大于其自身实际物理尺寸的大小,这样所带来的一个好处是,可以摆脱在类似的系统中经常会出现的、让人头痛的发热问题,让被动散热成为可能。

  研究人员称,这种纳米共振器对光散射能力显著优于之前的设备,在光传导和光传感领域开辟了一条新的途径。

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