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隐身衣将成现实?科学家首次研制完全隐形装置

2018-7-2 00:40| 投稿: xiaotiger |来自: 互联网

摘要: 这看起来像是纯粹的幻想,但是哈利·波特类型的隐形衣距离现实更近一步了!目前,加拿大科学家最新研制一种隐形装置,能够首次实现物体“完全消失”,即使在自然光线环境下。在此之前,类似哈利·波特隐形衣的隐身装 ...

这看起来像是纯粹的幻想,但是哈利·波特类型的隐形衣距离现实更近一步了!目前,加拿大科学家最新研制一种隐形装置,能够首次实现物体“完全消失”,即使在自然光线环境下。在此之前,类似哈利·波特隐形衣的隐身装置相继以失败告终,因为它们无法在所有光线波长范围内工作。最新研制的“光谱隐身设备”与众不同,因为它通过消除光波穿过物体时的残留痕迹而实现。


当光线照射在物体上,某些颜色的能量会被光纤层转移,最终,抵达观察者视线的光波几乎与另一侧的光线完全相同,从而导致物体在白天“消失隐形”。

研究人员声称,除了能够让人们隐身之外,这一创新技术将为防雷达探测飞行器和防黑客网络电缆奠定基础。长期以来,人们对隐形技术倍加青睐,从赫伯特·乔治·威尔斯(HG Wells)创作的科幻小说《隐形人》,到经典之作《星际迷航》,物理学家在现实生活中也试图将科幻情节转变成为现实。


目前,加拿大科学家使用的是超材料(metamaterials),它可以弯曲物体周围的光线,这种技术能够应对一系列不同频率,例如:光线的不同颜色。同时,该技术还能扭曲光波,从而使人们认为研究结果难以置信。

来自加拿大国家科学研究所的研究人员试图解决这个问题。人们日常生活中接触到的光线,从红色至蓝色,涉及到一个较大的波长范围,所有可见物体都会反射小部分波长,这主要取决于它们呈现的颜色。

最新研制的“光谱隐身装置”通过选择性转移光谱中某些颜色的能量至其它颜色,匹配物体反射掩盖的色彩,该装置可以物体处于隐形之中。举例说明,如果这个物体是绿色的,它将转换任何绿色光线波长至蓝色光线波长,从而掩盖绿色物体的存在。

一旦光线穿过该物体,隐形装置之后恢复光线,使其返回最初状态,因此这种干扰变化并未被探测到。从事这项研究工作的何塞·阿扎那(Jose Azana)教授说:“我们的研究工作代表了隐形衣探索之路的重大突破!我们的目标是通过传播照明光波穿过物体而未探测到变形扭曲,使观察物体在现实宽波段照明下完全隐形,就像物体和隐形衣并不存在一样。当你观察一个物体,你事实上看到的是该物体改变与其交互光波能量的方式。”

多数隐形衣的实现方法涉及到改变光线路径,因此光波在物体周围传播,而不是穿过物体。其它一种方法叫做“临时隐身”,篡改光线扩散速度,从而使目标对象暂时隐藏起来,它在规定的时间内将穿过光束。

在以上方法中,不同颜色入射光线必须沿着不同的路径穿过隐形装置,从而花费大量时间到达它们的目的地。光线波长轮廓的改变可由观测人员明显观测到,有时其改变状况并不符合之前的预想。

并未参与这项研究的科学家路易斯·罗梅罗·科尔特斯(Luis Romero Cortes)强调称,传统隐身方案依赖于改变被隐形物体周围照明的传播路径,通过这种方式,不同颜色需要不同时间来穿过这种隐形装置,导致早期探测结果扭曲失真,并暴露了隐形装置的存在。当前加拿大科学家阿扎那提出最新解决方案通过允许光波穿过目标物体,而不是围绕目标物体,从而有效避免了这些问题,同时避免了光波和对象目标物体之间发生的任何交互作用。

研究小组在光线照射一个光学滤光器之后对其进行隐形,从而证实了这个概念,光学滤光器是一种有选择性地传输不同波长的光学装置。该隐形装置是由叫做色散光纤(Dispersive optical fibre)和时间相位调制器构成,将它们放置在滤光器的前面和后面。

色散光纤将迫使一束光线(实际上是光波)以不同速度传播,过程中将其分解成不色的颜色,就像棱镜效果一样。时间相位调制器修改光线的光学频率,依据光波何时穿过该装置,允许它改变一种颜色至另一种颜色。

这种光谱隐形装置可以将光波转换为不同频率范围,之后被光学滤光器吸收,当光波从滤光器另一侧溢出时,能够完全逆转这个过程。

这看上去好像激光脉冲轰击在一个不吸收光线的介质,也就是说,光线似乎能在没有任何干扰的情况下穿过物体。该装置还可以在隐形效果之外的领域找到相关应用。例如:有选择地消除或者恢复宽频带波中的颜色,允许更多的电信数据传输,从而减少信息拥挤阻塞现象。同时,它也可以用于防止窃听者通过探查无宽频光线的纤维光学网络,收集重要信息数据。目前,这项研究的完整报告内容发表在近期出版的《光学设计杂志(Optica)》上。

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本文出自:https://www.cnbeta.com/articles/tech/742005.htm

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