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    [資訊]用于高速光束控制的可編程光學設備 [復制鏈接]

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    只看樓主 倒序閱讀 樓主  發表于: 2022-11-29
    由麻省理工學院(MIT)的一個團隊領導的國際研究小組歷經四年多的時間,解決高速光束形成的問題。他們現在已經開發出一種可編程的無線空間光調制器,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度,并且響應速度比現有設備快幾個數量級。這項研究成果今天發表在《自然·光子學》(Nature Photonics)上。 ^pAAzr"hv  
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    他們還開創了一種制造工藝,確保其無線設備在大規模生產時質量保持近乎完美,因此可更好地運行于現實環境中。 uB]7G0g:  
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    該設備被稱為空間光調制器(spatial light modulator,SLM),可用于為自動駕駛汽車制造超高速激光雷達傳感器,該傳感器的場景成像速度比現有機械系統快約一百萬倍。此外,該空間光調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波動噪聲的影響,例如流動的血液。 W+aP}rZm:  
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    論文主要作者、麻省理工學院電氣工程和計算機科學博士Christopher Panuski表示:“我們專注于控制光,而此次研究是朝著完全光學控制的最終目標邁出的重要一步,在空間和時間上用于無數光應用! ^EtMxF@D  
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    SLM是一種通過控制光的發射特性來操縱光的裝置。與高射投影儀或計算機屏幕類似,SLM可變換一束通過的光束,將其聚焦在一個方向或將其折射到多個位置以形成圖像。 V%7WUq  
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    在SLM內部,一個二維光學調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現這一目標。這些光子晶體諧振器允許在波長范圍內可控地存儲、操縱和發射光。 NR 5gj-B[  
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    當光進入空腔時,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制整個光場,因此研究人員可以快速準確地控制光束。 v}}F,c(f  
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    Panuski說:“我們的設備的一個新穎之處在于其設計的輻射模式。我們希望每個腔體的反射光成為聚焦光束,因為這提高了最終設備的光束控制性能。我們的工藝本質上是一種理想的光學天線! 8O5s`qKMYT  
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    他解釋說,為了實現這一目標,研究人員開發了一種新的算法來設計光子晶體器件,當光從每個腔逸出時,光子晶體器件將光形成窄束。   ?(' wn<  
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    該團隊使用微型LED顯示器來控制SLM。LED像素與硅芯片上的光子晶體對齊,因此打開一個LED可以調諧單個微腔。當激光擊中激活的微腔時,腔根據LED發出的光對激光的響應不同。 E<{ R.r  
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