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桑迪亚实验室在超快光束控制方面取得重大突破

2023-4-5 09:07| 发布者: 光执事| 查看: 2071| 评论: 0

摘要: 桑迪亚国家实验室的研究小组成功地证明了动态引导来自传统非相干光源的光脉冲的能力,标志着纳米光子学和超快光学领域的重大进步。

  桑迪亚国家实验室的研究小组成功地证明了动态引导来自传统非相干光源的光脉冲的能力,标志着纳米光子学和超快光学领域的重大进步。


当红色光束反射时,Prasad Iyer(右)和Igal Brener在桑迪亚国家实验室的集成纳米技术中心演示用于光束控制实验的光学硬件。

 

 这项研究的发现发表在最新一期的《自然光子学》上。能源部科学办公室为这项研究提供了资金。


  几种常见的光源,如LED灯泡或白炽灯泡,会产生非相干光。由于释放的光子具有随机和变化的波长,这种光被称为非相干光。然而,由于相干光束中的所有光子都具有相同的频率和相位,因此它不会像激光束一样扩散。


  在他们的研究中,该小组使用了称为超表面的人工结构材料,这些材料由称为元原子的小型半导体构建件构成,可以设计成非常有效地反射光。


  元表面仅用于相干光源的事实提出了一个问题,尽管它们以前已经显示出创建可以在任何角度引导光束的设备方面的希望。


  理想的半导体器件将能够像LED一样发光,通过使用控制电压将光发射引导到一定角度,并快速改变转向角。


  研究人员从包括量子点在内的半导体超表面开始,量子点是非常微小的光源。这是一项了不起的成就,因为他们能够利用控制光脉冲在70度范围内将量子点释放的光波引导到不同方向,不到万亿分之一秒。


  转向光束在远处产生明亮的光线,而不是让非相干光在更大的视角上传播,类似于基于激光的转向。


控制光线

  该团队的原理验证工作为纳米光子学和超快光学领域的进步打开了大门,这一壮举以前被认为是无法实现的。这种技术可以动态控制非相干光源并调整其属性,这代表着他有着潜在的应用前景。


  在用户的正常视野上显示地图或军用头盔屏幕变亮可能是一种低功耗使用。


      Iyer补充说:在空间有价值的应用中,使用这种技术可以实现低尺寸和重量的超表面LED显示器的转向光发射。我们可以以更好的方式使用发出的光,而不仅仅是关闭和打开它们。


  该技术还可以使一种新型的小型显示器成为可能,该显示器可以使用低功率LED将全息图像投射到眼睛上;此功能对于增强和虚拟现实应用程序特别有吸引力。激光雷达也可用于自动驾驶汽车,以检测车辆路径中的事物。


  在表达兴趣方面,该团队收到了来自商业来源的多次询问,桑迪亚研究员Igal Brener表示,他是研究作者和项目首席科学家。


  布雷纳进一步表示,“想象一个LED灯泡,它可以发光跟随你。这样你就不会在没有人的地方浪费所有的照明。例如,这是我们多年前与能源部合作的众多应用之一,用于办公室照明的能源效率。


  与此类似,可控制的光最终可能会在手术或自动驾驶汽车等情况下有用,因为只需要在某个感兴趣的区域进行聚焦照明。


  相干光的未来似乎很有希望。


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