从傍晚驾车到在黑暗中在屋内摸黑行走或公园里夜游，在许多情况下，戴上一副简单的夜视镜片都会非常方便，人类光学感知之外的世界会被前所未有地照亮。随着技术的突破，这一愿景可能成为现实，只需一张保鲜膜宽度的超薄薄膜或镜片，就能为普通消费者提供这种清晰的视角。
传统的夜视处理需要笨重的机械装置
澳大利亚研究理事会变革性元光学系统卓越中心（TMOS）的研究人员一直在探索如何让夜视仪变得方便易用、可穿戴，摆脱笨重昂贵的头显和镜片附件。
他们的新发现使所有复杂的光处理都可以沿着更简单、更狭窄的路径进行，这基本上意味着这项技术可以包装成重量不到一克的夜视胶片，并可以放置在现有的镜片框架上。
传统的夜视仪包含一个复杂的系统，光子通过物镜，进入由两个重要部分组成的电子图像增强管。首先，光电阴极将光子转化为电子，然后电子流入由数百万个空穴组成的微通道板，使电子大量倍增。接着，电子落在涂有荧光粉的屏幕上，当它们撞击荧光粉时，就会"发出"绿色的光，照亮夜视系统所看到的场景。
上述描述不难让我们理解的是，这种方法目前不可能挤压到超薄塑料薄膜上。相反，TMOS 的研究人员采用了基于元表面的上转换技术，这种技术本质上为光子的处理提供了更便捷的途径。光子穿过共振元表面，与泵浦光束混合。非局部的铌酸锂元表面可提高光子的能量，并将其引入可见光光谱，而无需先将其转换为电子。它还不需要低温冷却--这在传统夜视仪中可减少"噪音"，使图像更清晰--因此可以摒弃更多笨重的夜视镜机械装置。
更简单的光子处理工艺可通过可覆盖在传统镜片上的薄膜实现清晰的夜视效果--满足您在天黑后观看袋鼠等动物的需求。
首席研究员 Dragomir Neshev 说："这些成果为监控、自主导航和生物成像等行业带来了重大机遇。降低夜视技术的尺寸、重量和功耗要求是元光学以及 TMOS 所做工作对工业 4.0 和未来技术极度微型化至关重要的一个例子。"
当您透过"镜头"观察时，这项新技术还能将可见光和不可见光（或红外线）捕捉到一张图像中。传统的夜视系统会从每种光谱中捕捉并排的视图，因此无法生成完全相同的图像。这对用户意味着可以更高质量地观察黑暗中的事物。
作者 Rocio Camacho Morales 说："这是首次展示在非局部元表面从 1550 纳米红外光到 550 纳米可见光的高分辨率上转换成像。我们选择这些波长是因为 1550 纳米红外光通常用于通信，而 550 纳米是人眼高度敏感的可见光。未来的研究将包括扩大该设备的敏感波长范围，旨在获得宽带红外成像，以及探索图像处理，包括边缘检测。"
最新研究成果改进了他们之前使用砷化镓元表面进行的夜视研究。这一次，他们发现铌酸锂元表面能在更大的表面积上实现更高效的光处理。
领衔作者劳拉-巴伦西亚-莫利纳（Laura Valencia Molina）说："人们曾说，由于非局部元表面固有的角损耗导致大量信息无法收集，因此不可能实现红外到可见光的高效上转换。"我们克服了这些限制，并通过实验证明了高效图像上转换。"
这项研究发表在《先进材料》杂志上。