五角形光子晶体镜:可扩展的光帆,通过神经拓优化通过增强加速
Lucas Norder1, Shunyu Yin2, Matthijs H J de Jong1,3
1Department of Precision and Microsystems Engineering, Delft University of Technology, Delft, The Netherlands.
Nature communications
|March 25, 2025
概括
研究人员开发了一种新的光子晶体反射器,用于Starshot突破计划.
科学领域:
- 纳米光子学 纳米光子学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 光学工程是指光学工程.
背景情况:
- 星射突破计划 (Starshot Breakthrough Initiative) 需要米尺度的光帆来进行星际旅行.
- 光帆制造需要先进的材料,具有纳米尺度的反射性和减少质量的特性.
- 目前的制造方法昂贵,限制了可扩展性.
研究的目的:
- 为星射任务开发新的,具有成本效益的轻帆材料.
- 探索先进的纳米光子结构,以提高光学性能.
- 为了降低大型纳米光子元件的制造成本.
主要方法:
- 利用神经拓优化来设计光子晶体反射器.
- 开发了一种新的基于五边形格子的光子晶体结构.
- 制造了一个面积大,面积高的纳米光子反射器.
主要成果:
- 在反射器制造方面,每平方米的成本降低了9000倍.
- 证明了迄今为止最高的比例纳米光子元素.
- 优化的设计大大减少了加速时间和发射成本.
结论:
- 可扩展和具有成本效益的纳米光子学为下一代太空探索提供了解决方案.
- 开发的光子晶体反射器技术提高了光帆的可行性.
- 需要进一步的研究来满足所有严格的光帆要求.


