Антиблікове покриття забезпечує ідеальне пропускання світла

Антиблікове покриття забезпечує ідеальне пропускання світла

Електромагнітні хвилі розсіюються (тобто відхиляються та відбиваються) від невпорядкованих середовищ, коли вони поширюються в них. Це розсіювання є серйозним обмеженням для багатьох застосувань, включаючи телекомунікації, біомедичні зображення, сейсмологію та матеріалознавство. Прикладами цього є поганий прийом бездротового зв’язку  та погана видимість в тумані.

Розробляючи спосіб обійти це, команда під керівництвом Штефана Роттера з Інституту фізики Віденського технічного університету та Маттьє Деві з Університету Ренна черпала натхнення з антиблікових покриттів на окулярах. Новизна ж полягає в тому, що вдалось досягти такої ж здатності не для простих геометричних об’єктів, таких як лінзи, а для складних систем, які розсіюють світло в усіх напрямках. Розроблена антивідблискова структура має складну форму, яка є результатом математичної оптимізації і не вимагає знань про внутрішню структуру перешкоди, потрібно лише знати, як хвилі відбиваються від її передньої поверхні.

У своїй роботі Роттер і його колеги посилали мікрохвилі через металевий хвилевід, що містив 17 тефлонових циліндрів і три металеві циліндри, випадково розподілені в області довжиною 0,2 метра. Хвилі розсіюються від об’єктів у цій багатоциліндровій «смузі перешкод» до такої міри, що лише приблизно половина досягає іншої сторони хвилеводу, а решта відбивається.

Потім дослідники виміряли, як хвилі розсіюються хвилеводом, використовуючи математичну модель, засновану на двовимірному скалярному рівнянні Гельмгольца. Цей підхід дозволив їм розрахувати додаткове розсіювання, необхідне для формування ідеального антиблікового шару для цієї системи.

Вони виявили, що якщо хвилі проходять через такий антибліковий шар із математично оптимізованими точками розсіювання перед тим, як поширюватися через область із випадково розташованими розсіювачами, то 100% їх досягають іншої сторони. Таким чином, відбивання зводиться майже до нуля.

Дослідники вважають, що їхня методика, яка компенсує розсіювання хвиль додатковим розсіюванням, буде дуже корисною для всіх застосувань, у яких хвильові поля потрібно передавати через складне середовище, наприклад, коли бездротові сигнали потрібно передати через стіну до приймача в іншій кімнаті або для корекції хвильового фронту в біомедичних зображеннях. В перспективі дослідники хочуть залучити методи машинного навчання для  автоматизації розробки антиблікової структури, або знайти способи, за допомогою яких такі метаповерхні могли б самоадаптуватися для забезпечення потрібного антивідблиску.