Un team di ricercatori ha sviluppato un sottile filtro a infrarossi innovativo per la visione notturna che può essere integrato negli occhiali di tutti i giorni, consentendo la visualizzazione simultanea degli spettri della luce infrarossa e visibile.
Visione notturna più leggera grazie al nuovo filtro a infrarossi
Questa innovazione promette di trasformare la tecnologia di visione notturna rendendola più leggera e pratica per l’uso quotidiano, migliorando potenzialmente la sicurezza in condizioni di scarsa illuminazione.
Gli scienziati del TMOS, il Centro di eccellenza ARC per i sistemi meta-ottici trasformativi, hanno compiuto progressi significativi nel loro viaggio per fornire un nuovo approccio alla tecnologia di visione notturna, creando un filtro a infrarossi più sottile di un pezzo di pellicola trasparente e che potrebbe un giorno verrà indossato sugli occhiali di tutti i giorni, consentendo all’utente di visualizzare contemporaneamente lo spettro della luce infrarossa e visibile.
I dispositivi per la visione notturna sono stati utilizzati principalmente dai militari, dagli appassionati di caccia disposti a portarsi dietro un binocolo multiuso o dai fotografi felici di portare con sé obiettivi pesanti. Questo è dovuto al peso e all’ingombro della tecnologia. La persona media non va a fare una corsa notturna con un chilo in più legato alla fronte.
Il nuovo filtro a infrarossi pesa meno di un grammo
La miniaturizzazione della visione notturna potrebbe portare a un’adozione diffusa. La creazione di un filtro a infrarossi per la visione notturna che pesa meno di un grammo e può stare come una pellicola su un paio di occhiali tradizionali apre nuove applicazioni quotidiane.
Gli occhiali per la visione notturna di consumo che consentono all’utente di vedere lo spettro visibile e infrarosso allo stesso tempo potrebbero comportare una guida più sicura al buio, passeggiate notturne più sicure e meno problemi nel lavorare in condizioni di scarsa illuminazione che attualmente richiedono lampade frontali ingombranti e spesso scomode.
Nella ricerca pubblicata su Advanced Materials, i ricercatori TMOS dell’Australian National University dimostrano una tecnologia di conversione non lineare della visione a infrarossi migliorata utilizzando una metasuperficie di niobato di litio non locale.
La tradizionale tecnologia di visione notturna richiede che i fotoni infrarossi passino attraverso una lente, quindi incontrino un fotocatodo che trasforma questi fotoni in elettroni, che poi passano attraverso una piastra a microcanali per aumentare il numero di elettroni generati.
Questi elettroni viaggiano attraverso uno schermo di fosfori per essere riconvertiti in fotoni, producendo un’immagine visibile intensificata che può essere vista ad occhio nudo. Questi elementi richiedono un raffreddamento criogenico per evitare che anche il rumore termico venga intensificato. Un sistema di visione notturna di alta qualità, come quello garantito dal nuovo filtro a infrarossi, non è né pesante né ingombrante.
La tecnologia di upconversion basata sulla metasuperficie richiede meno elementi, riducendo drasticamente il suo ingombro. I fotoni passano attraverso un’unica metasuperficie risonante dove vengono mescolati con un fascio di pompa.
La metasuperficie risonante aumenta l’energia dei fotoni, attirandoli nello spettro della luce visibile, senza necessità di conversione degli elettroni. Funziona anche a temperatura ambiente, eliminando la necessità di sistemi di raffreddamento ingombranti e pesanti.
Conclusioni sul nuovo filtro a infrarossi
L’autrice principale Laura Valencia Molina ha spiegato: “Le persone hanno affermato che la conversione ad alta efficienza dell’infrarosso in visibile è impossibile a causa della quantità di informazioni non raccolte a causa della perdita angolare che è inerente alle metasuperfici non locali. Superiamo queste limitazioni e dimostriamo sperimentalmente una conversione delle immagini ad alta efficienza”.
L’autore Rocio Camacho Morales ha aggiunto: “Questa è la prima dimostrazione di imaging di conversione ad alta risoluzione dall’infrarosso a 1550 nm alla luce visibile a 550 nm in una metasuperficie non locale. Scegliamo queste lunghezze d’onda perché 1550 nm, una luce infrarossa, è comunemente usata per le telecomunicazioni, e 550 nm è la luce visibile alla quale gli occhi umani sono altamente sensibili”.
“La ricerca futura includerà l’espansione della gamma di lunghezze d’onda a cui il dispositivo è sensibile, con l’obiettivo di ottenere immagini IR a banda larga, nonché esplorare l’elaborazione delle immagini, compreso il rilevamento dei bordi”.
Il ricercatore capo Dragomir Neshev ha concluso: “Questi risultati promettono opportunità significative per i settori della sorveglianza, della navigazione autonoma e dell’imaging biologico, tra gli altri. La riduzione delle dimensioni, del peso e dei requisiti di potenza della tecnologia di visione notturna è un esempio di come la meta-ottica, e il lavoro che TMOS sta svolgendo, siano cruciali per l’Industria 4.0 e la futura miniaturizzazione estrema della tecnologia”.
