光学涂层同时反射和传输相同波长

由罗切斯特大学光学研究所（University of Rochester’s Institute of Optics）Chunlei Guo教授领导的多机构联合团队开发出一种能够同时反射和传输相同波长的光学涂层。新型光学涂层被称为法诺共振光学涂层 （FROCs）。

以前，光学涂层仅限于反射某些波长的光，或者相反，更好地允许特定波长通过图涂层。借助新技术，太阳能光谱的热辐射波段和光伏波段可以分离。这一进展可以显著提高器件的效率，它使用混合热电发电作为捕获太阳能一个选择。Guo说分离这些频段可以防止光伏电池过热。Guo的实验室，高强度飞秒激光实验室，以其用飞秒激光蚀刻金属表面的独特特性而广为人知。然而在对这项工作研究的同时，另一项研究，即创建不涉及激光蚀刻的独特表面也在进行中。 Guo说，"对于有些应用，用激光更加容易，但对于其他应用如果没有激光反而会更容易。"

为了达到这一目标，Guo和他的同事们注意到法诺共振。以物理学家Ugo Fano命名的这种现象是一种广泛的波散射现象，最初被观测到是原子物理学涉及到电子的一个基本物理原理。后来科学家在光学系统中也观察到同样的现象，尽管是在高度复杂的设计中发现的。为了寻求更简单的方法，Guo和他的团队探索了使用光学涂层来产生法诺共振的方法。他们把15纳米厚的锗膜涂在金属表面，使表面能够吸收大范围波段的光。他们将表面设计与支持窄带共振的空腔相结合。耦合腔显示法诺共振能够反射非常窄的光波段。"反射光的波段窄度很重要，因为我们希望对波长有一个非常精确的控制，" Guo说。"在我们采用这项技术之前，唯一能够做到这一点的涂层是利用多图层的依赖性，其制造成本更高。因此，我们的涂层是一种低成本和高性能的替代品。

Chunlei Guo实验室的研究人员研制出一种光学涂层，光在其反射和传输上表现出相同的颜色。University of Rochester/Adam Fenster供图。

研究人员报告说，这项技术有可能使光伏电池的使用寿命提高六倍。Guo说，在应用上，剩余的光谱被吸收为热能从而被其它方式所使用，包括储能、发电、太阳能驱动的用水卫生系统，或加热供水等。和许多新技术一样，进一步研究这项技术和确定其更多的应用需要一些时间。Guo说，"即使在激光发明的时候，人们最初也对于如何使用激光而感到困惑。这是一个新奇的事物，我们需要探索如何使用它。"

这项研究发表在《Nature Nanotechnology》上。(www.doi.org/10.1038/s41565-020-00841-9).