Uuden optisen laitteen avulla insinöörit voivat hienosäätää valon väriä

Julkaissut Platon

seuraajia: 0

Etusivu > lehdistö > Uudella optisella laitteella insinöörit voivat hienosäätää valon väriä

Shanhui-tuuletin (Kuvan luotto: Rod Searcey)

Tiivistelmä:
Ensimmäisten oppituntien joukossa kuka tahansa luokkaopiskelija oppii, että valkoinen valo ei ole ollenkaan valkoista, vaan pikemminkin yhdistelmä monia fotoneja, niitä pieniä energiapisaroita, jotka muodostavat valon, kaikista sateenkaaren väreistä - punainen, oranssi, keltainen , vihreä, sininen, indigo, violetti.

Uuden optisen laitteen avulla insinöörit voivat hienosäätää valon väriä

Stanford, Kalifornia | Lähetetty 23. huhtikuuta 2021

Nyt Stanfordin yliopiston tutkijat ovat kehittäneet optisen laitteen, jonka avulla insinöörit voivat muuttaa ja hienosäätää kunkin yksittäisen fotonin taajuuksia valovirrassa käytännössä mihin tahansa haluamaansa värien sekoitukseen. Tulos, joka julkaistiin 23. huhtikuuta Nature Communication -lehdessä, on uusi fotoninen arkkitehtuuri, joka voi muuttaa kenttiä digitaalisesta viestinnästä ja tekoälystä huipputekniikkaan.

"Tämä tehokas uusi työkalu antaa jonkin verran hallintaa insinöörin käsissä, mikä ei ole aiemmin ollut mahdollista", sanoi Stanfordin sähkötekniikan professori Shanhui Fan ja paperin vanhempi kirjoittaja.

Apilanlehtivaikutus

Rakenne koostuu matalahäviöisestä valokaapelista, joka kuljettaa fotonivirtaa, joka kulkee ohi kuin niin monta autoa vilkkaalla tiellä. Tämän jälkeen fotonit saapuvat sarjaan renkaita, kuten valtatien apilanlehtien rampit. Jokaisessa renkaassa on modulaattori, joka muuttaa ohittavien fotonien taajuuden - taajuuksia, jotka silmämme näkevät värinä. Soittimia voi olla niin monta kuin tarpeen, ja insinöörit voivat ohjata modulaattoreita hienosäätääksesi valitsemaan haluamasi taajuusmuunnoksen.

Tutkijoiden kuvittelemiin sovelluksiin kuuluvat tekoälyn optiset hermoverkot, jotka suorittavat hermolaskennat käyttämällä valoa elektronien sijaan. Olemassa olevat menetelmät, jotka toteuttavat optisia hermoverkkoja, eivät todellakaan muuta fotonien taajuuksia, vaan yksinkertaisesti reitittävät yhden taajuuden fotonit. Tällaisten hermolaskelmien suorittaminen taajuusmanipulaatiolla voi johtaa paljon pienempiin laitteisiin, tutkijat sanovat.

"Laitteemme on merkittävä poikkeama nykyisistä menetelmistä, joilla on pieni jalanjälki ja joka tarjoaa kuitenkin valtavan uuden suunnittelun joustavuuden", kertoi Fanin laboratorion tohtorintutkija ja paperin toinen kirjoittaja Avik Dutt.

Nähdään valoa

Fotonin väri määräytyy taajuuden mukaan, jolla fotoni resonoi, mikä puolestaan on tekijä sen aallonpituudelle. Punaisella fotonilla on suhteellisen hidas taajuus ja aallonpituus noin 650 nanometriä. Spektrin toisessa päässä sinisellä valolla on paljon nopeampi taajuus, jonka aallonpituus on noin 450 nanometriä.

Yksinkertainen muunnos voi tarkoittaa fotonin siirtämistä 500 nanometrin taajuudelta esimerkiksi 510 nanometrille - tai, kuten ihmissilmä rekisteröi, muutos syaanista vihreäksi. Stanford-tiimin arkkitehtuurin voima on, että se pystyy suorittamaan nämä yksinkertaiset, mutta myös paljon kehittyneemmät muutokset hienolla hallinnalla.

Selittääkseen tarkemmin, Fan tarjoaa esimerkin saapuvasta valovirrasta, joka koostuu 20 prosentista fotoneista 500 nanometrin alueella ja 80 prosentista 510 nanometrin fotoneista. Tämän uuden laitteen avulla insinööri voisi hienosäätää tämän suhteen 73 prosenttiin 500 nanometrillä ja 27 prosenttiin 510 nanometrillä, jos niin halutaan, säilyttäen samalla fotonien kokonaismäärä. Tai suhde voisi olla 37 ja 63 prosenttia. Tämä kyky asettaa suhde tekee laitteesta uuden ja lupaavan. Lisäksi kvanttimaailmassa yhdellä fotonilla voi olla useita värejä. Tässä tilanteessa uusi laite tosiasiallisesti mahdollistaa eri värien suhteen muuttamisen yhdelle fotonille.

"Sanomme, että tämä laite mahdollistaa" mielivaltaisen "muutoksen, mutta se ei tarkoita" satunnaista ", sanoi Siddharth Buddhiraju, joka oli tutkimuksen aikana Fanin laboratoriossa jatko-opiskelija ja joka on kirjan ensimmäinen kirjoittaja ja työskentelee nyt Facebook Reality -sivustolla Labs. "Tarkoitamme sen sijaan, että voimme saavuttaa minkä tahansa lineaarisen muutoksen, jonka insinööri tarvitsee. Täällä on paljon teknistä hallintaa. "

"Se on erittäin monipuolinen. Insinööri voi hallita taajuuksia ja mittasuhteita erittäin tarkasti, ja monenlaiset muunnokset ovat mahdollisia ”, Fan lisäsi. ”Se antaa uutta voimaa insinöörin käsiin. Kuinka he käyttävät sitä, on heidän vastuullaan. "

###

Muita kirjoittajia ovat tutkijatohtorit Momchil Minkov, nyt Flexcomputessa, ja Ian AD Williamson, nyt Google X: ssä.

Tätä tutkimusta tuki Yhdysvaltain ilmavoimien tieteellisen tutkimuksen toimisto.

####

Saat lisätietoja napsauttamalla tätä

Yhteydet:
Tom Abate
650-736-2245

@stanford

Tekijänoikeus © Stanfordin yliopisto

Jos sinulla on kommentteja, kiitos Ota yhteyttä meille.

Lehdistötiedotteiden liikkeeseenlaskijat, eivät 7th Wave, Inc. tai Nanotechnology Now, ovat yksin vastuussa sisällön oikeellisuudesta.

Kirjanmerkki: