从一个新角度来控制光

美国马萨诸塞州坎布里奇市麻省理工学院的研究人员们首次设计出了一种仅根据光的传播方向(而非频率)对光进行选择性过滤的系统。研究小组的成员们认为，这种技术可能最终用在从太阳能光电板到显示屏防窥片的一系列技术装置中(《科学》，doi:10.1126/science.1249799)。

此系统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发生反射的入射角。原则上，这将使得系统在整个频率范围内只能从这个入射角透射p偏振光。但为了让此系统能运行，还需要找到一种途径，使来自其它方向的光实现由频率决定的部分透射。

通过利用第二种变量即超薄光子晶体的特性，麻省理工学院研究小组的Yichen Shen、Marin Soljacˇic＇和其他 4 名成员达到了上述目的。这类晶体的带隙能阻止光线在给定的频率范围内从除布儒斯特角以外的其它入射角传播。

通过将这些“一维”光子晶体结合到一个84层的堆栈中，并调节各层之间的带隙重叠度，研究小组能够针对除布儒斯特角以外的其它入射角拓宽整个样品的有效带隙，以保证光线在宽带频谱范围内从布儒斯特角入射实现完美透射，同时关闭源自其它入射角的光透射。其结果是得到了一个对从55%入射角入射的p偏振光而言透明度高达98%、但对全可见光波段内以其它入射角入射的光来说仅像一面镜子一样的样品。