新型白炽灯发出亮度比之前强百倍的“扭曲光”
来源:科技日报
美国密歇根大学的研究人员开发了一种新型白炽灯泡。凭借灯丝本身的精密设计,这款灯泡能够发出椭圆偏振光(扭曲光),且亮度比之前的方法亮100倍。这一新设计有助于增进人们对基础物理的理解,并为机器人视觉系统和其他尖端技术应用铺平道路。
据研究人员介绍,扭曲光可以使用与有百年历史的爱迪生灯泡(灯丝灯泡)相同的技术来制造。扭曲光在空间中以螺旋状路径传播。这种被称为“手性”的特性,可以根据物体发射或反射的独特光扭曲来区分物体。扭曲光在先进的成像和传感技术中很重要,可以帮助自动驾驶汽车或机器人区分周围物体。
传统上,由于亮度低,产生扭曲光一直很困难。此次,研究人员通过重新审视一个经典概念——黑体辐射解决了这个问题。
物理学的基本法则表明,所有物体只要温度高于绝对零度都会释放光子。然而,一些物体会吸收与其释放的数量相同的光子,这一现象被称为黑体辐射。
黑体辐射通常发出宽光谱的光,在人眼看来是白色的。然而,发射器在微观或纳米尺度上的形状可以改变光的偏振,也就是其振荡方向。研究人员发现,当发射器以与发射光波长相当的尺度扭曲时,产生的黑体辐射会变成手性辐射,光子也会扭曲。
研究人员称,这是首次制造出如此明亮的扭曲光。他们设想,利用扭曲光技术,机器人和自动驾驶汽车将配备像螳螂虾一样具有视觉能力的传感器,可以区分不同类型的扭曲光。例如,可以利用不同材料发出的独特光线扭曲以识别障碍物或生物。
这种扭曲光还具有改善其他成像技术的潜力,比如更精确的医疗诊断和材料科学图像,对于通信系统的改进同样意义重大。
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