עם התקן אופטי חדש, מהנדסים יכולים לכוונן את צבע האור

הועלה מחדש על ידי אפלטון

עוקב: 0

עמוד הבית > חדשות ועדכונים > במכשיר אופטי חדש, מהנדסים יכולים לכוונן את צבע האור

אוהד שנחוי (אשראי תמונה: רוד סירסי)

תקציר:
בין השיעורים הראשונים שלומד כל תלמיד מדעי בית הספר היסודי הוא כי אור לבן אינו לבן כלל, אלא מורכב של פוטונים רבים, טיפות האנרגיה הקטנות המרכיבות את האור, מכל צבע הקשת - אדום, כתום, צהוב , ירוק, כחול, אינדיגו, סגול.

בעזרת מכשיר אופטי חדש, מהנדסים יכולים לכוונן את צבע האור

סטנפורד, קליפורניה | פורסם ב- 23 באפריל 2021

כעת, חוקרים מאוניברסיטת סטנפורד פיתחו מכשיר אופטי המאפשר למהנדסים לשנות ולכוונן את התדרים של כל פוטון בודד בזרם אור כמעט לכל תערובת צבעים שהם רוצים. התוצאה, שפורסמה ב- 23 באפריל ב- Nature Communication, היא ארכיטקטורה פוטונית חדשה שיכולה להפוך תחומים החל מתקשורת דיגיטלית ובינה מלאכותית למחשוב קוונטי חדשני.

"הכלי החדש והעוצמתי הזה מכניס מידה של שליטה בידי המהנדס שלא היה אפשרי בעבר", אמר שנחוי פאן, פרופסור להנדסת חשמל בסטנפורד ומחבר בכיר של העיתון.

אפקט עלי התלתן

המבנה מורכב מחוט עם אובדן נמוך לאור המוביל זרם פוטונים העוברים כמו כל כך הרבה מכוניות בנתיב עמוס. לאחר מכן הפוטונים נכנסים לסדרת טבעות, כמו הרמפות מחוץ לתלתן כביש מהיר. לכל טבעת יש אפנן שממיר את תדירות הפוטונים העוברים - תדרים שעינינו רואות כצבע. יכולות להיות כמה טבעות לפי הצורך, ומהנדסים יכולים לשלוט היטב במודולים כדי לחייג את שינוי התדרים הרצוי.

בין היישומים שהחוקרים צופים כוללים רשתות עצביות אופטיות לבינה מלאכותית המבצעות חישובים עצביים באמצעות אור במקום אלקטרונים. שיטות קיימות שמשיגות רשתות עצביות אופטיות אינן משנות בפועל את תדרי הפוטונים, אלא פשוט מנתבות פוטונים בתדר בודד. החוקרים אומרים כי ביצוע חישובים עצביים כאלה באמצעות מניפולציה בתדרים יכול להוביל למכשירים קומפקטיים הרבה יותר.

"המכשיר שלנו הוא סטייה משמעותית מהשיטות הקיימות עם טביעת רגל קטנה ובכל זאת מציע גמישות הנדסית חדשה אדירה", אמר אביק דוט, חוקר פוסט-דוקטורט במעבדה של פאן והמחבר השני של העיתון.

רואים את האור

צבע הפוטון נקבע על ידי התדר בו מהדהד הפוטון, שהוא, בתורו, גורם של אורך הגל שלו. לפוטון אדום תדר איטי יחסית ואורך גל של כ- 650 ננומטר. בקצה השני של הספקטרום, לאור כחול יש תדר מהיר הרבה יותר באורך גל של כ -450 ננומטר.

שינוי פשוט עשוי לכלול העברת פוטון מתדר של 500 ננומטר ל, למשל, 510 ננומטר - או, כפי שהעין האנושית הייתה רושמת אותו, שינוי מציאן לירוק. הכוח של הארכיטקטורה של צוות סטנפורד הוא שהוא יכול לבצע טרנספורמציות פשוטות אלה, אך גם הרבה יותר מתוחכמות עם שליטה דקה.

כדי להסביר עוד, מאוורר מציע דוגמה לזרם אור נכנס המורכב מ 20 אחוז פוטונים בטווח של 500 ננומטר ו 80 אחוז ב 510 ננומטר. באמצעות מכשיר חדש זה, מהנדס יכול לכוון את היחס הזה ל 73 אחוז ב 500 ננומטר ו 27 אחוז ב 510 ננומטר, אם תרצה בכך, כל זאת תוך שמירה על המספר הכולל של הפוטונים. או שהיחס יכול להיות 37 ו -63 אחוזים, לצורך העניין. היכולת הזו לקבוע את היחס היא שהופכת את המכשיר הזה לחדש ומבטיח. יתר על כן, בעולם הקוונטים, לפוטון יחיד יכול להיות צבעים מרובים. בנסיבות אלה, המכשיר החדש מאפשר למעשה לשנות את היחס בין הצבעים השונים לפוטון יחיד.

"אנו אומרים שהמכשיר הזה מאפשר טרנספורמציה 'שרירותית' אבל זה לא אומר 'אקראי'", אמר סידהארת 'בודהיר'ו, שהיה סטודנט לתואר שני במעבדתו של אוהד במהלך המחקר ומחברו הראשון של העיתון ועובד כעת במציאות בפייסבוק. מעבדות. "במקום זאת, אנו מתכוונים שנוכל להשיג כל טרנספורמציה לינארית שדורש המהנדס. יש כאן בקרה הנדסית רבה. "

"זה מאוד תכליתי. המהנדס יכול לשלוט על התדרים והפרופורציות בצורה מדויקת מאוד ומגוון רחב של טרנספורמציות אפשריות, "הוסיף אוהד. "זה מכניס כוח חדש לידי המהנדס. איך הם ישתמשו בזה תלוי בהם. "

# # #

מחברים נוספים כוללים חוקרי הפוסט-דוקטורט מומצ'יל מינקוב, כיום ב- Flexcompute, ואיאן AD וויליאמסון, כיום ב- Google X.

מחקר זה נתמך על ידי משרד המחקר המדעי של חיל האוויר האמריקני.

####

לקבלת מידע נוסף, לחץ על כאן

ליצירת קשר:
טום אבאט
650-736-2245

@סטנפורד

זכויות יוצרים © אוניברסיטת סטנפורד

אם יש לך תגובה בבקשה צרו קשר שלנו.

מנפיקי מהדורות חדשות, לא 7th Wave, Inc. או Nanotechnology Now, אחראים בלעדית לדיוק התוכן.

הפוך: