В настоящее время существует два способа, основанные на различных друг от друга технологиях, позволяющих видеть в темноте:
- прибор ночного видения, который усиливает свет многократно благодаря электронно-оптическому преобразователю (ЭОП);
- тепловизор, который преобразует инфракрасные излучения при помощи матрицы в изображение - то есть реагируют на температуру.
Однако недавно исследователи из Мичиганского университета заявили, что вскоре может появиться и третий способ ночного видения при помощи OLED (Organic Light-Emitting Diode).
Да, мы все привыкли, что есть OLED дисплеи, например, в смартфонах или ноутубках, есть светильники и рекламные вывески, в которых используется данный принцип, но никогда не задумывались о том, что такие диоды могут усиливать изображение и позволять видеть в тёмное время суток.
Недавно разработанное OLED устройство преобразует инфракрасный свет в видимый и усиливает его более чем в 100 раз. При этом прибор имеет минимальный вес, низкое напряжение для работы, а также отсутствует вакуумный слой, который есть сейчас у всех подобных девайсов. Учёные утверждают, что при необходимости коэффициент усиления света можно увеличить.
Таким образом, чтобы видеть ночью или в сумерках необходимо всего несколько слоёв плёнок толщиной меньше микрона! Это намного тоньше чем прядь волос.
Конечно, вопрос о ночках ночного видения напрашивается сам собой. Считаем, что это будет прорыв, если появятся очки практически не отличающиеся по весу и габаритам от самых обычных солнечных, при этом позволяющих видеть ночью.
Благодаря невысокому напряжению срок службы аккумуляторных батареи значительно увеличивается, а габариты и вес уменьшаются.
Немного о физике процесса. Само устройство работает за счёт взаимодействия двух элементов:
- слоя, поглощающего фотоны и преобразующего инфракрасный свет в электроны,
- пятислойного набора OLED-дисплеев, где эти электроны преобразуются в фотоны видимого света.
При идеальных условиях на каждый электрон, проходящий через блок OLED, приходится пять фотонов. Некоторые фотоны попадают в глаза смотрящего, но оставшаяся часть реабсорбируется обратно в поглощающем фотоны слое. Тем самым производится ещё больше электронов, которые проходят через OLED в цикле положительной обратной связи. И такая цепная реакция продуцирует значительно больше света на выходе, нежели было этого света на входе.
Предыдущие поколения OLED преобразовывали ближний инфракрасный свет в видимый, но без усиления. То есть, если входил один фотон, то один и выходил. Напомним, при новой технологии, выходит должно выходить пять.
Научный сотрудник Раджу Лампанде Университета Мичигана в области электротехники и вычислительной техники и ведущий автор исследования цитирует свою разработку: “Это первая демонстрация высокого коэффициента усиления фотонов в тонкоплёночном устройстве”.
Но это ещё не всё, устройство имеет так называемое свойство памяти - гистерезис, то есть светоотдача в данный момент зависит от интенсивности и продолжительности прошлого входного освещения. Иными словами количество света, то есть полученное изображение, может запоминаться и показываться в течение некоторого времени. Тем самым, вероятно, отпадёт необходимость наличия отдельного блока программной разработки.
Источник: Raju Lampande et al, Positive-feedback organic light-emitting diodes and upconverters, Nature Photonics (2024). DOI: 10.1038/s41566-024-01520-0
А пока технологии только развиваются, предлагаем вам посмотреть каталог традиционных очков ночного видения.