神秘的“光谱隐身装置”

李忠东

相信同学们都看过《哈利·波特》系列小说及电影，小说及电影中创造了一个神奇的魔法世界，众多神奇的道具和咒语有没有让同学们心驰神往呢？魔法就像奇迹一般的存在，使得很多不可能的事都能实现。隐身衣便是其中最受欢迎的魔法物品之一，只要穿上它，其他人便看不到你，而且不会随时间流逝而失去效力。

长期以来，从赫伯特·乔治·威尔斯撰写的科幻小说《隱形人》到经典之作《星际迷航》，人们对隐形技术情有独钟。

首次实现物体“完全消失”

在现实生活中，物理学家也试图将科幻情节转变成为现实。加拿大国家科学研究所最新研制的一种“光谱隐身装置”，即使在自然光线环境下也能够实现物体“完全消失”，而不仅仅是在实验室条件。在此之前，类似哈利·波特隐身衣的装置因为无法在所有光线波长范围内工作，相继以失败告终。

我们每天生活环境的光线都是宽频照明，从红色至蓝色，横跨较大的波长范围。所有可见物体都会反射少量它们的波长，并决定了它们所呈现的颜色。当前研究人员大都使用“超材料”，它虽然能部分弯曲物体周围的光线，使物体隐藏起来，但是很难应对不同频率的光线（如不同颜色的光线）。同时，“超材料”还扭曲了光波，使得隐形效果并不自然。

加拿大科学家克服了这些困难，研制出与众不同的新式“光谱隐身装置”，能选择将光谱某些颜色的能量转移到其他颜色，通过匹配遮盖物体反射所需要的颜色，最终达到使目标物体“消失不见”的效果。例如，如果一个物体是绿色的，它可以转换任何绿色光线波长成为蓝色光线波长，从而遮盖了绿色物体的存在。

新式“光谱隐身装置”能够应对一系列不同频率，如光线的不同颜色。与此同时，它还能扭曲光波，从而使人们认为研究结果难以置信。一旦光线穿过该物体，隐形装置之后恢复光线，使其返回最初状态，因此这种干扰变化并未被探测到。“我们的研究工作代表了隐形衣探索之路的重大突破，目标是通过传播照明光波穿过物体而未探测到变形扭曲，使观察物体在现实宽波段照明下完全隐形，就像物体和隐形衣并不存在一样。”从事这项研究工作的何塞.阿扎那教授表示，“当你观察一个物体，你事实上看到的是该物体改变与其交互光波能量的方式。”

减少信息拥挤防止窃听

多数隐身衣的实现涉及改变光线路径，光波在物体周围传播，而不是穿过物体。还有的通过篡改光线扩散速度，使目标对象暂时隐藏起来，在规定的时间内将穿过光束。在以上方法中，由于不同颜色入射光线必须沿着不同的路径穿过隐形装置，因此需要花费大量时间抵达目的地。光线波长轮廓的改变可由观测人员明显观测到，有时其改变状况并不符合之前的预想。

传统隐身方案依赖于改变被隐形物体周围照明的传播路径，不同颜色需要不同时间来穿过这种隐形装置，导致早期探测结果扭曲失真，并暴露了隐形装置的存在。而负责该研究项目的阿扎那教授提出的最新解决方案允许光波穿过目标物体，而不是围绕目标物体，从而有效避免了这些问题，同时避免了光波和对象目标物体之间发生的任何交互作用。

加拿大研究团队在光线照射一个光学滤光器之后对其进行隐形，证实了这个概念，光学滤光器是一种有选择性地传输不同波长的光学装置。最新的“光谱隐身装置”由“色散光纤”和“时间相位调制器”这两种商用组件构成，将它们分别放置在滤光器的前面和后面。“色散光纤”迫使一束光线（实际上是光波）以不同速度传播，过程中将其分解成不同的颜色，就像棱镜效果一样。“时间相位调制器”修改光线的光学频率，依据光波何时穿过该装置，允许它改变一种颜色至另一种颜色。“光谱隐形装置”可以将光波转换为不同频率范围，之后被光学滤光器吸收，当光束从滤光器另一侧溢出时，能够完全逆转这个过程。这使得整个隐形过程中看上去好像激光脉;中在轰击一个不吸收光线的介质，也就是说，光束似乎能在没有任何干扰的情况下穿过物体。

加拿大科学家的创新技术不但能够让人们隐身，而且为防雷达探测飞行器和防黑客网络电缆奠定基础。例如，有选择地消除或者恢复宽频带波中的颜色，能够允许更多的电信数据传输，从而减少信息拥挤阻塞现象。再如，可以用于防止窃听者通过探查无宽频光线的纤维光学网络，搜集重要信息数据。