Forskare utvecklade en ny metasytbaserad enhet som producerar holografiska bilder som beror på det omgivande mediet och våglängden på ljuset som används. Kredit:Andrea Di Falco, University of St. Andrews
Forskare har utvecklat en ny metasytbaserad enhet som kan producera flera distinkta holografiska bilder beroende på det omgivande mediet och ljusets våglängd. Möjligheten att lagra information som bara går att hämta med rätt uppsättning nycklar – som en viss ljusvåglängd i kombination med våta förhållanden – skulle kunna utvecklas vidare för att designa enkla men effektiva krypteringsenheter.
"Våra nya metasytor ger en omedelbar och enkel avläsning av miljön som omger enhetens yta", säger forskargruppsledaren Andrea Di Falco från University of St. Andrews i Storbritannien. "Förutom krypteringsapplikationer kan detta användas som en fuktsensor eller som en del av mer komplexa ljusbaserade biomedicinska system."
I Optics Express , visar forskarna en enhet som avslöjar en holografisk fjäril med 705 nm ljus i torra förhållanden och en larv när 750 nm ljus kombineras med våta förhållanden. När 660 nm ljus används i torra förhållanden är båda bilderna synliga. Metasytornas selektiva respons kan skräddarsys för att fungera med olika förprogrammerade förhållanden.
"Våra holografiska enheter bidrar till den världsomspännande ansträngningen att utveckla fysiken och tillämpningarna av fotoniska metasytor, som är ett av de mest mångsidiga fotoniska verktyg som finns tillgängliga för forskare för att koda och manipulera information med hjälp av ljus", säger Di Falco.
Multifunktionella metasytor
Det nya arbetet är en del av Di Falco-teamets pågående arbete med att utveckla fotoniska metasytor som verkar inom det synliga området och kan användas för biomedicinska tillämpningar, som ofta involverar våta miljöer.
"Holografiska metasytor är särskilt intressanta eftersom de kan användas för att leverera komplex information genom att producera bilder som omedelbart kan tolkas, utan behov av ytterligare lager", säger Di Falco. "Vi är särskilt intresserade av att integrera olika fotoniska funktioner i en enhet."
Holografiska metasytor kan skapa detaljerade bilder som beror på egenskaperna hos det ljus de reflekterar eller sänder. För att skapa holografiska metasytor som kodar för mer än en bild använde forskarna två typer av metaatomer, som fungerar som pixlar. En typ av metaatom reflekterar endast ljus med en specifik våglängd i torra förhållanden, medan den andra har hög reflektivitet endast när en annan våglängd används i våta förhållanden.
"Vi designade en relativt enkel resonansmetaatomgeometri som förbättrar responsen från den holografiska metaytan på miljöförhållandena," sa Di Falco. "Detta är ett effektivt sätt att använda det omgivande mediets brytningsindex som en ytterligare frihetsgrad som möjliggör multiplexering av information kodad i metaytan."
Visar distinkta bilder
Forskarna bedömde svaret från de holografiska metasytorna genom att kvantitativt mäta deras effektivitet för olika våglängder i luft och i vatten. Metaytorna producerade mycket bra kontrast mellan bilderna, med lite överhörning. Med andra ord, endast en bild var synlig för varje uppsättning parametrar, vilket visade informationskodning i två nivåer.
Därefter planerar forskarna att öka selektiviteten hos metaatomerna för att skapa metasytor som skiljer mellan olika medier som har väldigt lika optiska egenskaper. Detta kan användas för att skapa holografiska sensorer som producerar olika bilder när de utsätts för olika koncentrationer av ett visst ämne. + Utforska vidare
