Hem > Presse > Med den nya optiska enheten kan ingenjörer finjustera ljusets färg
Shanhui Fan (Bildkredit: Rod Searcey) |
Sammanfattning:
Bland de första lektionerna som en naturvetenskapsstudent i grundskolan lär sig är att vitt ljus inte alls är vitt, utan snarare en sammansättning av många fotoner, de små energidroppar som utgör ljus, från alla regnbågens färger – rött, orange, gult , grön, blå, indigo, violett.
Med ny optisk enhet kan ingenjörer finjustera ljusets färg
Stanford, CA | Postat den 23 april 2021
Nu har forskare vid Stanford University utvecklat en optisk enhet som gör att ingenjörer kan ändra och finjustera frekvenserna för varje enskild foton i en ljusström till praktiskt taget vilken blandning av färger de vill ha. Resultatet, som publicerades den 23 april i Nature Communication, är en ny fotonisk arkitektur som kan förvandla områden som sträcker sig från digital kommunikation och artificiell intelligens till banbrytande kvantberäkningar.
"Det här kraftfulla nya verktyget ger ingenjören en viss kontroll som tidigare inte varit möjlig", säger Shanhui Fan, professor i elektroteknik vid Stanford och senior författare till tidningen.
Klöverbladseffekten
Strukturen består av en lågförlusttråd för ljus som bär en ström av fotoner som passerar som så många bilar på en trafikerad väg. Fotonerna går sedan in i en serie ringar, som avfarterna i ett motorvägsklöverblad. Varje ring har en modulator som omvandlar frekvensen för de passerande fotonerna – frekvenser som våra ögon ser som färg. Det kan vara så många ringar som behövs, och ingenjörer kan finstyra modulatorerna för att slå in den önskade frekvensomvandlingen.
Bland de applikationer som forskarna tänker sig inkluderar optiska neurala nätverk för artificiell intelligens som utför neurala beräkningar med hjälp av ljus istället för elektroner. Befintliga metoder som åstadkommer optiska neurala nätverk ändrar faktiskt inte fotonernas frekvenser, utan omdirigerar helt enkelt fotoner med en enda frekvens. Att utföra sådana neurala beräkningar genom frekvensmanipulation kan leda till mycket mer kompakta enheter, säger forskarna.
"Vår enhet är en betydande avvikelse från befintliga metoder med ett litet fotavtryck och erbjuder ändå en enorm ny teknisk flexibilitet", säger Avik Dutt, en postdoktor i Fans labb och andra författare till uppsatsen.
Se ljuset
Färgen på en foton bestäms av den frekvens med vilken fotonen resonerar, vilket i sin tur är en faktor för dess våglängd. En röd foton har en relativt långsam frekvens och en våglängd på cirka 650 nanometer. I andra änden av spektrumet har blått ljus en mycket snabbare frekvens med en våglängd på cirka 450 nanometer.
En enkel transformation kan innebära att en foton flyttas från en frekvens på 500 nanometer till, säg, 510 nanometer – eller, som det mänskliga ögat skulle registrera det, en förändring från cyan till grönt. Kraften i Stanford-teamets arkitektur är att den kan utföra dessa enkla transformationer, men också mycket mer sofistikerade med fin kontroll.
För att ytterligare förklara erbjuder Fan ett exempel på en inkommande ljusström som består av 20 procent fotoner inom 500 nanometerområdet och 80 procent vid 510 nanometer. Med den här nya enheten kunde en ingenjör finjustera förhållandet till 73 procent vid 500 nanometer och 27 procent vid 510 nanometer, om så önskas, allt samtidigt som det totala antalet fotoner bevaras. Eller förhållandet kan vara 37 och 63 procent, för den delen. Denna förmåga att ställa in förhållandet är det som gör den här enheten ny och lovande. Dessutom, i kvantvärlden kan en enda foton ha flera färger. Under den omständigheten tillåter den nya enheten faktiskt att ändra förhållandet mellan olika färger för en enskild foton.
"Vi säger att den här enheten tillåter "godtycklig" transformation, men det betyder inte "slumpmässigt", säger Siddharth Buddhiraju, som var doktorand i Fans labb under forskningen och är första författare till artikeln och som nu arbetar på Facebook Reality Labs. ”Istället menar vi att vi kan uppnå vilken linjär transformation som helst som ingenjören kräver. Det finns en stor mängd teknisk kontroll här.”
"Det är väldigt mångsidigt. Ingenjören kan kontrollera frekvenserna och proportionerna mycket exakt och en mängd olika transformationer är möjliga, säger Fan. ”Det ger ingenjören ny kraft. Hur de ska använda det är upp till dem."
# # #
Ytterligare författare inkluderar postdoktorerna Momchil Minkov, nu på Flexcompute, och Ian AD Williamson, nu på Google X.
Denna forskning stöddes av US Air Force Office of Scientific Research.
####
För mer information, klicka på här.
Kontaktpersoner:
Tom Abate
650-736-2245
@stanford
Upphovsrätt © Stanford University
Om du har en kommentar, snälla Kontakta oss oss.
Emittenter av nyhetsmeddelanden, inte 7th Wave, Inc. eller Nanotechnology Now, är ensamma ansvariga för innehållets noggrannhet.
Relaterade nyheter Press |
Nyheter och information
En lättanvänd plattform är en port till AI i mikroskopi April 23rd, 2021
Kvantstyrning för mer exakta mätningar April 23rd, 2021
Syntetiskt gelatinliknande material härmar hummerbukens stretch och styrka: Membranets struktur kan ge en ritning för robusta konstgjorda vävnader April 23rd, 2021
Govt.-Lagstiftning / förordning / finansiering / Policy
Syntetiskt gelatinliknande material härmar hummerbukens stretch och styrka: Membranets struktur kan ge en ritning för robusta konstgjorda vävnader April 23rd, 2021
Möjliga framtider
Forskare inser högeffektiv frekvensomvandling på integrerat fotonchip April 23rd, 2021
En lättanvänd plattform är en port till AI i mikroskopi April 23rd, 2021
Syntetiskt gelatinliknande material härmar hummerbukens stretch och styrka: Membranets struktur kan ge en ritning för robusta konstgjorda vävnader April 23rd, 2021
Chip-teknik
Forskare inser högeffektiv frekvensomvandling på integrerat fotonchip April 23rd, 2021
Ny teknik bygger ultralåg-förlust integrerade fotoniska kretsar April 16th, 2021
Grafen: Allt under kontroll: Forskargruppen visar kontrollmekanism för kvantmaterial April 9th, 2021
Energiöverföring av guldnanopartiklar kopplade till DNA-strukturer April 9th, 2021
Optisk databehandling / Photonic computing
Ny teknik bygger ultralåg-förlust integrerade fotoniska kretsar April 16th, 2021
Energiöverföring av guldnanopartiklar kopplade till DNA-strukturer April 9th, 2021
Teamwork får ljuset att lysa ständigt ljusare: Kombinerade energikällor returnerar en serie fotoner från plasmoniska guld nanogapar Mars 18th, 2021
Ny studie undersöker fotonik för artificiell intelligens och neuromorf databehandling Februari 1st, 2021
upptäckter
En lättanvänd plattform är en port till AI i mikroskopi April 23rd, 2021
Kvantstyrning för mer exakta mätningar April 23rd, 2021
Syntetiskt gelatinliknande material härmar hummerbukens stretch och styrka: Membranets struktur kan ge en ritning för robusta konstgjorda vävnader April 23rd, 2021
Meddelanden
Kvantstyrning för mer exakta mätningar April 23rd, 2021
Syntetiskt gelatinliknande material härmar hummerbukens stretch och styrka: Membranets struktur kan ge en ritning för robusta konstgjorda vävnader April 23rd, 2021
Intervjuer / Bokrecensioner / Uppsatser / Rapporter / Podcasts / Tidskrifter / Vitböcker / Affischer
Forskare inser högeffektiv frekvensomvandling på integrerat fotonchip April 23rd, 2021
En lättanvänd plattform är en port till AI i mikroskopi April 23rd, 2021
Kvantstyrning för mer exakta mätningar April 23rd, 2021
Syntetiskt gelatinliknande material härmar hummerbukens stretch och styrka: Membranets struktur kan ge en ritning för robusta konstgjorda vävnader April 23rd, 2021
Militär
Syntetiskt gelatinliknande material härmar hummerbukens stretch och styrka: Membranets struktur kan ge en ritning för robusta konstgjorda vävnader April 23rd, 2021
Snabbverkande, färgförändrande molekylär sond känner av när ett material håller på att misslyckas Mars 25th, 2021
Artificiell intelligens
Ny studie undersöker fotonik för artificiell intelligens och neuromorf databehandling Februari 1st, 2021
Ny superupplösningsmetod avslöjar fina detaljer utan att ständigt behöva zooma in Augusti 12th, 2020
Maskininlärning visar receptet för att bygga konstgjorda proteiner Juli 24th, 2020
Fotonik / Optik / Lasers
Ny teknik bygger ultralåg-förlust integrerade fotoniska kretsar April 16th, 2021
Mikroskop som upptäcker enskilda virus kan driva snabb diagnostik Mars 19th, 2021
Teamwork får ljuset att lysa ständigt ljusare: Kombinerade energikällor returnerar en serie fotoner från plasmoniska guld nanogapar Mars 18th, 2021
- 3d
- Fördel
- AI
- Air Force
- tillkännager
- tillämpningar
- April
- arkitektur
- Artikeln
- artificiell intelligens
- Författarna
- Byggnad
- bär
- bilar
- CGI
- byta
- Apotek
- Columbia
- Kommunikation
- Trygghet i vårdförloppet
- databehandling
- innehåll
- Konvertering
- kredit
- Designa
- enheter
- digital
- DNA-
- kant
- elektroteknik
- Elektronik
- energi
- ingenjör
- Teknik
- Ingenjörer
- miljömässigt
- EU
- ögat
- facebook verklighetslabb
- Fält
- änden
- Förnamn
- Flexibilitet
- gif
- Gold
- uppgradera
- stor
- Grön
- här.
- Hur ser din drömresa ut
- HTTPS
- bild
- Inc.
- informationen
- Intelligens
- IT
- Juli
- Labs
- leda
- inlärning
- ljus
- Manipulation
- Mars
- material
- övervakning
- nanoteknologi
- netto
- nätverk
- neural
- neurala nätverk
- nyheter
- erbjuda
- Erbjudanden
- öppnas
- Övriga
- Papper
- plattform
- kraft
- sond
- projektet
- Quantum
- kvantkalkylering
- område
- Verkligheten
- Receptet
- meddelanden
- Rapport
- forskning
- Ringa
- Skola
- Vetenskap
- Vetenskaplig forskning
- Sök
- Serier
- in
- Dela
- lysa
- Enkelt
- Small
- So
- stanford
- Stanford University
- starta
- student
- Läsa på
- Som stöds
- System
- tech
- Transformation
- oss
- US Air Force
- universitet
- us
- virus
- vänta
- Våg
- VEM
- Wire
- fungerar
- världen
- X
- Yahoo
- zoom