Американские и германские учёные изготовили маскирующее устройство, работающее во всём видимом диапазоне.

Новое приспособление относится к тому типу устройств, которые могут скрывать от наблюдения небольшой выступ на отражающей поверхности (и находящийся под ней объект) за счёт пространственного изменения показателя преломления. Об одной такой разработке, действующей в ближнем ИК-диапазоне и красной области спектра и выполненной из полимерных стержней, мы рассказывали два месяца назад.

Рис. 1. Слева показано, как должен меняться показатель преломления в устройстве, которое «трансформирует» треугольный выступ в плоский участок. Справа — моделирование падения гауссова пучка на отражающую поверхность с выступом. Сверху показаны результаты расчётов для длины волны в 600 нм без маскировки, снизу — то же самое с маскировкой. (Иллюстрация из журнала Nano Letters).

В нашем случае основными элементами конструкции стали волновод из нитрида кремния SiN и подложка из оксида кремния. При изготовлении подложки обычную кремниевую пластину обрабатывали раствором плавиковой кислоты и этанола, чтобы создать сеть пор, а после этого проводили окисление, получая нанопористый оксид с чрезвычайно низким показателем преломления (~1,2). У SiN показатель намного выше, что даёт требуемый волноводный эффект на видимых частотах.

Выступ, который необходимо замаскировать, сделали треугольным с высотой в 300 нм и основанием в 6 мкм. Просчитанная заранее схема изменения показателя преломления SiN была реализована путём «высверливания» отверстий диаметром от 20 до 65 нм; самые маленькие из них разместились прямо над вершиной выступа, а самые большие — по краям последнего. Роль отражающей поверхности сыграл слой серебра, нанесённый методом электронно-лучевого напыления.

В опытах на треугольный дефект направлялось излучение титан-сапфирового лазера. Как и ожидалось, на проверенных экспериментально длинах волн в 480, 520 и 700 нм выступ «пропадал», и отражающая поверхность представлялась гладкой.

Рис. 2. Схема устройства. Толщина волновода из нитрида кремния и слоя нанопористого оксида составляет 300 нм и 5–10 мкм. (Иллюстрация из журнала Nano Letters).

Результаты исследований опубликованы в статье:

Majid Gharghi, Christopher Gladden, Thomas Zentgraf, Yongmin Liu, Xiaobo Yin, Jason Valentine, and Xiang Zhang A Carpet Cloak for Visible Light. – Nano Lett. – 2011ю – 11 (7). – pp 2825–2828; DOI: 10.1021/nl201189z.