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可編程光學裝置以前所未有速度控制光 對場景成像速度比現有機械系統快100萬倍-當前消息

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日期:2022-12-02 16:40:06    來源:科技日報    


(資料圖片)

科技日報記者 劉霞

由美國麻省理工學院(MIT)科學家主導的一個國際研究小組在最新一期《自然·光子學》雜志上發表論文稱,他們歷時4年,研制出一款可編程無線光學裝置,能以前所未有的、比現有商業設備快幾個數量級的速度控制光,如將光束聚焦在特定方向或控制光線的強度等。這種裝置可用于為自動駕駛汽車創建超快激光雷達傳感器,也有望催生高性能通信系統。  

新裝置是一款空間光調制器(SLM),這是一種通過控制光的發射特性來操縱光的裝置:SLM轉換通過的光束,將其聚焦在一個方向或折射到多個位置以生成圖像。在SLM內部,二維光調制器陣列控制光,但光的波長只有幾百納米,因此為了精確控制高速光,SLM設備需要一個極其密集的納米級控制器陣列。在最新研究中,研究人員使用光子晶體微腔陣列實現了這一目標。

新可編程光學裝置能以前所未有的速度控制光。圖片來源:MIT官網

研究人員解釋說,當光進入空腔時,盡管只在其中停留大約一納秒,但足夠設備精確操縱光。通過改變微腔的反射率,他們可以控制光線如何逃逸。此外,控制微腔陣列可以調制整個光場,從而快速準確地控制光束。該團隊還使用微型LED顯示器來控制SLM,這意味著微腔陣列不僅可以編程和重新配置,而且可以完全無線操控。

研究團隊還與美國空軍研究實驗室合作,開發出一種高度精確的大規模制造工藝,確保設備質量保持近乎完美。

研究論文第一作者克里斯托弗·帕努斯基表示:“該裝置在空間和時間上都表現出對光場近乎完美的控制,朝著在空間和時間上完全控制光這一最終目標邁出了一大步。”

研究團隊指出,最新設備可用于為自動駕駛汽車創建超快激光雷達傳感器,其對場景的成像速度比現有機械系統快100萬倍;還可提高大腦掃描儀的運行速度,生成分辨率更高的圖像;也有望催生能夠超快傳輸大量信息的設備,如高性能通信系統。目前,他們正在努力制造更大的設備,用于量子控制或超快傳感和成像。

關鍵詞: 機械系統 速度控制 前所未有

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