15 اکتبر 2024 -توسط KAIST
شماتیک یک دستگاه دارای انتقال نامتقارن. الف) دستگاهی که به‌عنوان عدسی بزرگ‌نمایی برای روشنایی پشت کار می‌کند. ب) دستگاهی که به عنوان دوربین پلاریزه برای روشنایی سمت جلو عمل می کند. اعتبار: Advanced Materials 2024
فناوری Metasurface یک فناوری نوری پیشرفته است که نازک‌تر، سبک‌تر و قادر به کنترل دقیق نور از طریق ساختارهای مصنوعی در ابعاد نانومتر نسبت به فناوری‌های معمولی است. محققان KAIST بر محدودیت‌های فناوری‌های فراسطحی موجود غلبه کرده‌اند و با موفقیت یک متاسطح Janus را طراحی کرده‌اند که قادر به کنترل کامل انتقال نور نامتقارن است. با استفاده از این فناوری، آنها همچنین روشی نوآورانه را برای افزایش قابل توجه امنیت تنها با رمزگشایی اطلاعات در شرایط خاص پیشنهاد کرده اند.
تحقیقات این تیم در مجله Advanced Materials منتشر شده است. تیم تحقیقاتی توسط پروفسور Jonghwa Shin از دپارتمان علوم و مهندسی مواد رهبری می شد.
خواص نامتقارن که بسته به جهت واکنش متفاوتی از خود نشان می دهند، در زمینه های مختلف علوم و مهندسی نقش اساسی دارند. متاسطح Janus که توسط تیم تحقیقاتی توسعه یافته است، یک سیستم نوری را پیاده سازی می کند که قادر به انجام عملکردهای مختلف در هر دو جهت است.
مانند خدای رومی ژانوس با دو صورت، این فراسطح بسته به جهت نور ورودی، واکنش‌های نوری کاملاً متفاوتی را نشان می‌دهد و عملاً دو سیستم نوری مستقل را با یک دستگاه واحد (به عنوان مثال، یک متاسطح که به عنوان یک عدسی بزرگ‌نمایی در یک جهت عمل می‌کند و به عنوان یک دوربین پلاریزه در دیگری). به عبارت دیگر، با استفاده از این فناوری، بسته به جهت نور می توان دو سیستم نوری مختلف (مثلاً یک لنز و یک هولوگرام) را کار کرد.
این دستاورد به چالشی می‌پردازد که فناوری‌های فراسطحی موجود آن را حل نکرده بودند. فناوری متعارف متعارف محدودیت هایی در کنترل انتخابی سه ویژگی نور – شدت، فاز و قطبش – بر اساس جهت تابش داشت.
تیم تحقیقاتی راه حلی بر اساس اصول ریاضی و فیزیکی ارائه کردند و موفق شدند به صورت آزمایشی هولوگرام های برداری مختلف را در هر دو جهت پیاده سازی کنند. از طریق این دستاورد، آنها یک فناوری کنترل کامل انتقال نور نامتقارن را به نمایش گذاشتند.
علاوه بر این، تیم تحقیقاتی یک فناوری رمزگذاری نوری جدید بر اساس این فناوری فراسطحی توسعه دادند. آنها با استفاده از فراسطح ژانوس، یک هولوگرام برداری را اجرا کردند که بسته به جهت و حالت قطبش نور ورودی، تصاویر متفاوتی تولید می‌کند و یک سیستم رمزگذاری نوری را به نمایش می‌گذارد که به طور قابل‌توجهی امنیت را با امکان رمزگشایی اطلاعات تنها در شرایط خاص افزایش می‌دهد.
انتظار می رود این فناوری به عنوان یک راه حل امنیتی نسل بعدی، قابل استفاده در زمینه های مختلف مانند ارتباطات کوانتومی و انتقال امن داده ها باشد.علاوه بر این، انتظار می‌رود که ساختار فوق‌العاده نازک متاسطح به میزان قابل توجهی حجم و وزن دستگاه‌های نوری سنتی را کاهش دهد و به کوچک‌سازی و طراحی سبک وزن دستگاه‌های نسل بعدی کمک زیادی کند.
پروفسور Jonghwa Shin از دپارتمان علوم و مهندسی مواد در KAIST اظهار داشت: “این تحقیق کنترل کامل انتقال نامتقارن شدت، فاز و قطبش نور را که یک چالش طولانی مدت در اپتیک بوده است، امکان توسعه دستگاه های مختلف نوری کاربردی امکان پذیر کرده است..
ما قصد داریم به توسعه دستگاه‌های نوری ادامه دهیم که می‌توانند در زمینه‌های مختلف مانند واقعیت افزوده (AR)، نمایشگرهای هولوگرافیک و سیستم‌های LiDAR برای وسایل نقلیه خودران، با استفاده از پتانسیل کامل فناوری فراسطحی اعمال شوند.
