新型隐身技术：让我们离科幻梦想更近一步

导读

最近，奥地利维也纳技术大学（ TU Wien）开发出一种新型隐身技术，他们用一束光从上方照射一种特殊材料，另外一束光则可以完全不受约束地通过。

关键字

隐身技术、材料、光学

背景

隐身斗篷，披上后别人就无法看见自己。在《哈利波特》系列科幻小说中，哈利波特拥有这样一种魔法。然而，随着各种前沿创新技术的出现，小说中出现的技术正一步一步走向现实。

下面我们举几个例子：今年春天，笔者曾介绍过一种由美国杜克大学研发的可重构的超颖材料，它能够应用于光学隐身斗篷。此外，2014年德国卡尔斯鲁厄理工学院使用新型漫射光散射介质，也制造出了隐身斗篷。

（图片来源：卡尔斯鲁厄理工学院）

2015年，美国伯克利实验室的研究人员也利用超颖材料，研发出了一款隐身斗篷。

（图片来源：伯克利实验室）

然而，除了以上介绍的方法，实现隐身斗篷还有其他新途径吗？

创新

最近，奥地利维也纳技术大学（ TU Wien）开发一种新型隐身技术，他们用一束光从上方照射一种特殊材料，另外一束光则可以完全不受约束地通过。TU Wien 的研究人员与希腊、美国的同事们一起开发了这种新型隐身技术。

那么，它又是如何让物体隐身的呢？

答案是：用一种特定波形的光线从上方照射一种完全不透明的材料，会产生这样一种特殊效果，即来自左边的光波能够不受任何阻碍地通过该材料。

（图片来源：TU Wien）

和光波一样，这个想法可以应用到不同的波，例如声波。相关实验已经在计划中了。

技术

TU
Wien 的 Stefan Rotter 教授表示：

“复杂的材料例如方糖是不透明的，因为光线在它们里面发生多次散射。一束光波可以进入并离开物体，但绝不会以一条直线穿过介质，而是分散到所有可能的方向。”

（图片来源：TU Wien）

很多年来，科学家们进行了许多尝试去战胜这种散射，创造出隐身斗篷。且已经设计出一些特殊材料，例如：能够在物体周围引导光波的材料。或者，对于一些自身发光的物体展开实验。当电子显示器发射出的光线，与它从后面吸收的光线恰好一样时，它就会变成隐形的，至少从正确的角度看上去是隐形的。

TU Wien 的研究人员采用了一种更基础的方法。论文作者之一的 Andre Brandst?tter 表示：

“我们不想改变光波的路线，也不想通过额外的显示设备存储它们。我们的目标是引导原始的光波通过物体，就像物体根本不在那里一样。这听上去很奇怪，但是通过特定的材料和使用我们特殊的光波技术，这的确有可能做到。”

TU Wien 团队花了几年时间研发光学活性材料，这些材料可用于构造激光器。为了让激光器发光，必须通过泵浦光的方法为其供应能量。否则，激光材料就像其他材料一样，吸收部分的入射光。

克里特大学的教授 （之前在TU Wien）Konstantinos Makris 表示：

“关键点就是以一种空间定制的方式，即光线在适当的地方被放大，将能量注入到材料中，同时在材料的其他部分进行吸收。”

“为此，必须有一束具有正确模式的光从上方注入到材料中，就和标准的视频投影机一样，除了分辨率更高。”

如果这种模式与材料（这些材料通常是散射光线的）内部的不规则性完全对应，然后来自上方的投射能有效地阻止散射，另外一束光线可以从材料的另外一端无任何阻碍的通过，不会发生散射或者损耗。

（图片来源：TU Wien）

Rotter 表示：

“从数学上所，目前尚不清楚是否能找到这样一种模式。我们想要使其变得透明的每个物体，必须用它自己特定的模式来照射，这种模式取决于内部散射过程的微观细节。现在我们开发的方案现能够为任何任意散射的介质计算出正确的模式。”

计算机仿真显示这种方法是有效的。现在需要用实验来证明这个想法。Stefan Rotter 自信地认为这是非常成功的：

“我们已经与实验学家讨论了如何开展这个实验。第一步，我们想要用声波取代光波进行测试。从实验的角度来说，它们更加容易控制；从数学的角度来说，二者的差异并不明显。”

价值

这项令人惊讶的成果为主动伪装（active camouflage）技术开启了全新的可能性。

参考资料

【1】http://www.tuwien.ac.at/en/news/news_detail/article/125132/

【2】K. G. Makris, A. Brandst?tter, P. Ambichl, Z. H.
Musslimani, and S. Rotter, "Wave
propagation through disordered media without backscattering and
intensity variations", Light: Science & Applications 6, e17035
(2017). http://www.nature.com/lsa/journal/v6/n9/full/lsa201735a.html?foxtrotcallback=true

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