從傍晚駕車到在黑暗中在屋內摸黑行走或公園裡夜遊，在許多情況下，戴上一副簡單的夜視鏡鏡片都會非常方便，人類光學感知之外的世界會被前所未有地照亮。隨著技術的突破，這個願景可能成為現實，只需一張保鮮膜寬度的超薄薄膜或鏡片，就能為一般消費者提供這種清晰的視角。

傳統的夜視處理需要笨重的機械裝置

澳洲研究理事會變革性元光學系統卓越中心（TMOS）的研究人員一直在探索如何讓夜視儀變得方便易用、可穿戴，擺脫笨重昂貴的頭顯和鏡片附件。

他們的新發現使所有複雜的光處理都可以沿著更簡單、更狹窄的路徑進行，這基本上意味著這項技術可以包裝成重量不到一克的夜視膠片，並且可以放置在現有的鏡片框架上。

傳統的夜視儀包含一個複雜的系統，光子通過物鏡，進入由兩個重要部分組成的電子影像增強管。首先，光電陰極將光子轉換為電子，然後電子流入由數百萬個電洞組成的微通道板，使電子大量倍增。接著，電子落在塗有螢光粉的螢幕上，當它們撞擊螢光粉時，就會”發出”綠色的光，照亮夜視系統所看到的場景。

上述描述不難讓我們理解的是，這種方法目前不可能擠壓到超薄塑膠薄膜上。相反，TMOS 的研究人員採用了基於元表面的上轉換技術，這種技術本質上為光子的處理提供了更方便的途徑。光子穿過共振元表面，與泵浦光束混合。非局部的鈮酸鋰元表面可提高光子的能量，並將其引入可見光光譜，而無需先將其轉換為電子。它還不需要低溫冷卻–這在傳統夜視儀中可減少”噪音”，使影像更清晰–因此可以摒棄更多笨重的夜視鏡機械裝置。

更簡單的光子處理過程可透過可覆蓋在傳統鏡片上的薄膜實現清晰的夜視效果–滿​​足您在天黑後觀看袋鼠等動物的需求。

首席研究員Dragomir Neshev 表示：「這些成果為監控、自主導航和生物成像等行業帶來了重大機會。降低夜視技術的尺寸、重量和功耗要求是元光學以及TMOS 所做工作對工業4.0 和未來技術極度微型化至關重要的一個例子。

當您透過”鏡頭”觀察時，這項新技術還能將可見光和不可見光（或紅外線）捕捉到一張影像中。傳統的夜視系統會從每種光譜中捕捉並排的視圖，因此無法產生完全相同的影像。這對用戶意味著可以更高品質地觀察黑暗中的事物。

作者Rocio Camacho Morales 表示：「這是首次展示在非局部元表面從1550 奈米紅外光到550 奈米可見光的高分辨率上轉換成像。我們選擇這些波長是因為1550 奈米紅外光通常用於通信，而550奈米是人眼高度敏感的可見光。

最新研究成果改進了他們先前使用砷化鎵元表面進行的夜視研究。這次，他們發現鈮酸鋰元表面能在更大的表面積上實現更有效率的光處理。

領銜作者勞拉-巴倫西亞-莫利納（Laura Valencia Molina）說：”人們曾說，由於非局部元表面固有的角損耗導致大量信息無法收集，因此不可能實現紅外線到可見光的高效上轉換。 “我們克服了這些限制，並透過實驗證明了高效影像上轉換。 “

這項研究發表在《先進材料》雜誌。