哈利波特的“隱形衣”來(lái)了！隱形物體裝置研制成功

原標題：加拿大科學(xué)家首次成功研制完全隱形物體的神秘裝置

新浪科技訊北京時(shí)間7月2日消息，據國外媒體報道，《哈利波特》等科幻電影中多次出現“隱形衣”，多年以來(lái)，這一直是富有神秘色彩的虛幻概念，但事實(shí)上科學(xué)家已距離現實(shí)更進(jìn)一步了！目前，加拿大科學(xué)家最新研制一種隱形裝置，可使物體首次“完全隱形”，甚至在自然光線(xiàn)環(huán)境隱形3D結構物體。

在此之前科學(xué)家們在研制“隱身衣”方面付出巨大努力，但是效果并不理想，因為這些裝置無(wú)法在任何光線(xiàn)波長(cháng)范圍內適用。加拿大科學(xué)家最新設計的“光譜隱形裝置”與眾不同，它通過(guò)消除光波穿過(guò)物體時(shí)留下的痕跡，從而使物體達到隱形效果。

當光線(xiàn)穿過(guò)物體時(shí)，某些色彩的能量可以被光纖層轉移，最終進(jìn)入觀(guān)察者視線(xiàn)的光波實(shí)際上與另一側相同，致使物體在白天光線(xiàn)下“隱形”。除了隱藏人體達到“隱身衣”的效果之外，研究人員聲稱(chēng)，這項突破性技術(shù)還可適用于防雷達探測的飛行器，以及防黑客攻擊的網(wǎng)絡(luò )線(xiàn)纜。

隱形能力是通俗流行文化中持續已久的“神秘主題”，頗受讀者歡迎的科幻小說(shuō)《隱形人》、《星際迷航》等都有關(guān)于隱身裝置的大膽描述和猜測，多年以來(lái)，物理學(xué)家一直努力試圖復制這些科幻裝置。

當前研究人員使用超材料（metamaterials），它能部分彎曲物體周?chē)墓饩€(xiàn)，從而使物體隱藏起來(lái)。但是超材料很難應對不同頻率的光線(xiàn)，例如：不同顏色的光線(xiàn)。同時(shí)，超材料還扭曲了光波，因此超材料的隱形效果并不自然。目前，加拿大國家科學(xué)研究所的研究人員正在試圖克服這些困難。

我們每天生活環(huán)境的光線(xiàn)都是寬頻照明，從紅色至藍色，橫跨較大的波長(cháng)范圍。所有可見(jiàn)物體都會(huì )反射少量它們的波長(cháng)，并決定了它們所呈現的顏色。

這種光譜隱形裝置是通過(guò)選擇將光譜某些顏色的能量轉移至其它顏色，通過(guò)匹配遮蓋物體反射所需要的顏色，最終該隱形裝置使目標物體“消失不見(jiàn)”。例如：如果一個(gè)物體是綠色的，它可以轉換任何綠色光線(xiàn)波長(cháng)成為藍色光線(xiàn)波長(cháng)，從而遮蓋了綠色物體的存在。

一旦光線(xiàn)穿過(guò)物體，該裝置將恢復光線(xiàn)至最初狀態(tài)，因此人們不會(huì )注意到這種“隱形干擾”。負責該研究項目的約瑟?阿扎娜（Jose Azana）教授稱(chēng)，我們的工作代表了隱形裝置研究領(lǐng)域的一個(gè)重大技術(shù)突破！我們可以實(shí)現目標物體在現實(shí)寬頻照明下完全隱形，這是在未察覺(jué)和未失真的情況下傳播照明光波穿過(guò)物體，就好像目標物體和隱形裝置并不存在。當你觀(guān)察一個(gè)目標物體時(shí)，你真實(shí)看到的是物體改變與其交互的光波能量。

大多數隱形衣的解決方案都涉及到改變光線(xiàn)路徑，因此光波在物體周?chē)鷤鞑ィ皇谴┻^(guò)物體。之前有一種叫做“暫時(shí)隱形”的技術(shù)方案，它改變了光線(xiàn)傳播速度，從而在一定時(shí)間長(cháng)度內，光束穿過(guò)物體使其暫時(shí)隱藏起來(lái)。在以上方法中，不同顏色的入射光波穿過(guò)隱形裝置時(shí)，必須沿著(zhù)不同的路徑，從而花費了大量時(shí)間到達它們的目的地。

同樣參與這項研究的路易斯?羅梅羅?科爾蒂斯（Luis Romero Cortes）強調稱(chēng)，傳統的隱形方案依賴(lài)于改變被隱藏物體周?chē)彰鞯膫鞑ヂ窂剑ㄟ^(guò)這種方式，不同顏色需要不同數量等級的時(shí)間穿過(guò)隱形斗篷，這樣很容易探測到失真，暴露出隱形斗篷的存在。目前我們的設計方案有效地解決了這些問(wèn)題，光波可以穿過(guò)目標物體，而不是環(huán)繞在目標物體周?chē)瑫r(shí)，能夠有效避免光波和目標物體之間的交互反應。

研究小組通過(guò)隱形一個(gè)光學(xué)濾光器證實(shí)了這一概念，光學(xué)濾光器接受激光照射之后能夠選擇性傳輸不同波長(cháng)。目前設計的最新隱形裝置是由兩種商用組件構成——色散光纖和時(shí)間相位調制器，放置在濾光器的前面和后面。

色散光纖將迫使光束（實(shí)際上是光波）以不同速度傳播，逐漸分解成為不同的顏色，其作用就像棱鏡一樣。時(shí)間相位調制器能夠改變光線(xiàn)光學(xué)頻率，這要取決于光波穿過(guò)該裝置的時(shí)間，允許它能改變顏色成為另外一種顏色。

這種光譜隱形裝置能夠改變一定頻率范圍的光波，使其被濾光器所吸收，之后當光束從濾光器另一側溢出時(shí)，完全逆轉該過(guò)程。這使得整個(gè)隱形過(guò)程中激光脈沖轟擊在非吸收介質(zhì)上，也就是說(shuō)，光束穿過(guò)物體沒(méi)有出現任何干擾。同時(shí)，該裝置的應用范圍并不僅限于“隱形斗篷”。例如：有選擇性地移除和恢復寬頻波長(cháng)中的顏色，可允許傳輸更多的電信數據，減少信號阻塞。它也可以防止竊聽(tīng)者通過(guò)探測光纖網(wǎng)絡(luò )收集重要數據信息。這項研究的完整報告內容已發(fā)表在《光學(xué)設計》雜志。