从晚上开车到在黑暗中在房子或公园里导航，在很多情况下，戴上一副简单的夜视镜会很方便，人类光学感知之外的世界可以前所未有地被照亮。这一愿景可能会成为现实，通过一项技术突破，用保鲜膜厚度的超薄薄膜或镜头，可以向日常消费者提供这种难以捉摸的视角。
来自澳大利亚ARC转换元光学系统卓越中心（TMOS）的研究人员一直在寻求使夜视变得方便和可穿戴，摆脱笨重昂贵的头戴式设备和镜头附件。
他们的新发现允许所有复杂的光处理沿着一个更简单、更窄的路径进行，这本质上意味着该技术可以被包装成一个重量不到一克的夜视膜，可以放置在现有的透镜框架上。
每天戴一副夜视眼镜，看起来和阅读或驾驶眼镜差不多，可能会改变我们在天黑后工作和娱乐的方式。从深夜在公园散步时找到你的狗，到提高驾驶和步行的安全性，这有太多的潜力。
那为什么我们还没有戴上这种夜视镜四处走动呢？传统的夜视包括一个复杂的系统，它看到光子通过一个物镜，进入一个由两个重要部分组成的电子图像增强管。首先，光电阴极将光子转化为电子，然后流入由数百万个空穴组成的微通道板，以大量繁殖电子。接下来，电子落在一个涂有磷的屏幕上，当它们碰到荧光粉时，就会发出绿光，照亮通过夜视系统观看的场景。
可以理解的是，这种方法目前还不可能装到超薄的塑料薄膜上。
相反，TMOS研究人员使用了基于超表面的上转换技术，这种技术本质上为光子的处理提供了一种更容易的途径。光子穿过共振超表面，在那里它们与泵浦光束混合。非局部铌酸锂超表面提高了光子的能量，并将它们吸引到可见光谱中，而不需要先将它们转换为电子。它也不需要低温冷却 ——在传统的夜视中，这种冷却可以减少噪音，获得更清晰的图像—— 因此可以省去更多笨重的夜视仪机械装置。
首席研究员德拉戈米尔·内舍夫表示：“这些结果为监控、自主导航和生物成像行业等提供了重要机遇。降低夜视技术的尺寸、重量和功率要求就是一个例子，说明元光学和TMOS正在做的工作对工业4.0和未来技术的极端小型化至关重要。”
当你透过“镜头”看时，这项新技术还能捕捉一张图像中的可见光和不可见光（或红外线）。传统上，夜视系统捕获每个光谱的并排视图，因此它们不能产生相同的图像。这对用户意味着什么？基本上，可以更好地看到黑暗中的东西。
作者罗西奥·卡马乔·莫拉莱斯说：“这是在非局部超表面上从1550纳米红外线到550纳米可见光的高分辨率上转换成像的第一次演示。我们之所以选择这些波长，是因为1550nm是一种红外线，通常用于电信，而550 nm是人眼高度敏感的可见光。未来的研究将包括扩大该设备敏感的波长范围，旨在获得宽带红外成像，以及探索图像处理，包括边缘检测。”
最新的工作改进了他们之前使用砷化镓超表面对夜视的研究。这一次，他们发现铌酸锂超表面在更宽的表面积上提供了更有效的光处理。
“人们说，由于非局部超表面固有的角损失而无法收集到大量信息，因此不可能高效率地将红外线上转换为可见光，”主要作者劳拉·瓦伦西亚·莫利纳说。“我们克服了这些限制，并通过实验证明了高效的图像上转换。”
这项研究发表在《先进材料》杂志上。
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