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2022-11-29 22:26 |
用于高速光束控制的可編程光學(xué)設(shè)備
由麻省理工學(xué)院（MIT）的一個團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)的國際研究小組歷經(jīng)四年多的時間，解決高速光束形成的問題。他們現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出一種可編程的無線空間光調(diào)制器，可以在波長尺度上操縱光，例如通過將光束聚焦在特定方向或操縱光的強(qiáng)度，并且響應(yīng)速度比現(xiàn)有設(shè)備快幾個數(shù)量級。這項(xiàng)研究成果今天發(fā)表在《自然·光子學(xué)》（Nature Photonics）上。 yd m2'aV
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他們還開創(chuàng)了一種制造工藝，確保其無線設(shè)備在大規(guī)模生產(chǎn)時質(zhì)量保持近乎完美，因此可更好地運(yùn)行于現(xiàn)實(shí)環(huán)境中。 qRnD{g|{1
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該設(shè)備被稱為空間光調(diào)制器（spatial light modulator，SLM），可用于為自動駕駛汽車制造超高速激光雷達(dá)傳感器，該傳感器的場景成像速度比現(xiàn)有機(jī)械系統(tǒng)快約一百萬倍。此外，該空間光調(diào)制器還可以加速大腦掃描儀，使用光“看”穿組織。通過更快地對組織成像，掃描儀可以生成更高分辨率的圖像，且不受活體組織動態(tài)波動噪聲的影響，例如流動的血液。 m# . N
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論文主要作者、麻省理工學(xué)院電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)博士Christopher Panuski表示：“我們專注于控制光，而此次研究是朝著完全光學(xué)控制的最終目標(biāo)邁出的重要一步，在空間和時間上用于無數(shù)光應(yīng)用�！� J70r`
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SLM是一種通過控制光的發(fā)射特性來操縱光的裝置。與高射投影儀或計(jì)算機(jī)屏幕類似，SLM可變換一束通過的光束，將其聚焦在一個方向或?qū)⑵湔凵涞蕉鄠�位置以形成圖像。 ?|NMJ Qsa7
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在SLM內(nèi)部，一個二維光學(xué)調(diào)制器陣列控制著光線。但是光的波長只有幾百納米，因此要在高速下精確控制光，該設(shè)備需要極其密集的納米級控制器陣列。研究人員使用一系列光子晶體微腔來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。這些光子晶體諧振器允許在波長范圍內(nèi)可控地存儲、操縱和發(fā)射光。 !5XH.DYq!
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當(dāng)光進(jìn)入空腔時，它被保持大約一納秒，在泄漏到太空之前反彈超過100000次。雖然納秒僅為十億分之一秒，但這足夠設(shè)備精確操縱光線的時間。通過改變空腔的反射率，研究人員可以控制光線如何逃逸。同時控制陣列可以調(diào)制整個光場，因此研究人員可以快速準(zhǔn)確地控制光束。 "vL,c]D
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Panuski說：“我們的設(shè)備的一個新穎之處在于其設(shè)計(jì)的輻射模式。我們希望每個腔體的反射光成為聚焦光束，因?yàn)檫@提高了最終設(shè)備的光束控制性能。我們的工藝本質(zhì)上是一種理想的光學(xué)天線�！� { usv*Cm
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他解釋說，為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，研究人員開發(fā)了一種新的算法來設(shè)計(jì)光子晶體器件，當(dāng)光從每個腔逸出時，光子晶體器件將光形成窄束。
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