從一個新角度來控制光

美國馬薩諸塞州坎布里奇市麻省理工學院的研究人員們首次設計出了一種僅根據光的傳播方向(而非頻率)對光進行選擇性過濾的系統。研究小組的成員們認為，這種技術可能最終用在從太陽能光電板到顯示屏防窺片的一系列技術裝置中(《科學》，doi:10.1126/science.1249799)。

此系統背后的原理是布儒斯特角—即在所指定透明材料上能使特定的偏振光完全透射而不發生反射的入射角。原則上，這將使得系統在整個頻率范圍內只能從這個入射角透射p偏振光。但為了讓此系統能運行，還需要找到一種途徑，使來自其它方向的光實現由頻率決定的部分透射。

通過利用第二種變量即超薄光子晶體的特性，麻省理工學院研究小組的Yichen Shen、Marin Soljacˇic＇和其他 4 名成員達到了上述目的。這類晶體的帶隙能阻止光線在給定的頻率范圍內從除布儒斯特角以外的其它入射角傳播。

通過將這些“一維”光子晶體結合到一個84層的堆棧中，并調節各層之間的帶隙重疊度，研究小組能夠針對除布儒斯特角以外的其它入射角拓寬整個樣品的有效帶隙，以保證光線在寬帶頻譜范圍內從布儒斯特角入射實現完美透射，同時關閉源自其它入射角的光透射。其結果是得到了一個對從55%入射角入射的p偏振光而言透明度高達98%、但對全可見光波段內以其它入射角入射的光來說僅像一面鏡子一樣的樣品。