With New Optical Device, Engineers Can Fine Tune The Color Of Light

เผยแพร่ซ้ำโดยเพลโต

ผู้ติดตาม: 0

หน้าแรก > ข่าวประชา > ด้วยอุปกรณ์ออปติคัลใหม่ วิศวกรสามารถปรับแต่งสีของแสงได้

Shanhui Fan (เครดิตรูปภาพ: Rod Searcey)

นามธรรม:
ในบรรดาบทเรียนแรกๆ ที่นักเรียนวิทยาศาสตร์ระดับประถมศึกษาจะได้เรียนรู้ก็คือแสงสีขาวไม่ใช่สีขาวเลย แต่เป็นการรวมตัวกันของโฟตอนจำนวนมาก ซึ่งเป็นหยดพลังงานเล็กๆ เหล่านั้นที่ประกอบเป็นแสง จากสีรุ้งทุกสี ไม่ว่าจะเป็นสีแดง สีส้ม สีเหลือง , เขียว, น้ำเงิน, คราม, ม่วง

ด้วยอุปกรณ์ออพติคอลใหม่วิศวกรสามารถปรับแต่งสีของแสงได้อย่างละเอียด

สแตนฟอร์ด แคลิฟอร์เนีย | โพสต์เมื่อ 23 เมษายน 2021

ตอนนี้ นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด ได้พัฒนาอุปกรณ์ออปติคัลที่ช่วยให้วิศวกรสามารถเปลี่ยนและปรับแต่งความถี่ของโฟตอนแต่ละตัวในกระแสแสงเป็นส่วนผสมของสีที่ต้องการได้ ผลที่ได้ซึ่งเผยแพร่เมื่อวันที่ 23 เมษายนใน Nature Communication เป็นสถาปัตยกรรมโฟโตนิกใหม่ที่สามารถเปลี่ยนเขตข้อมูลต่างๆ ตั้งแต่การสื่อสารแบบดิจิทัลและปัญญาประดิษฐ์ไปจนถึงการคำนวณควอนตัมที่ล้ำสมัย

"เครื่องมือใหม่อันทรงพลังนี้ทำให้ระดับการควบคุมอยู่ในมือของวิศวกรอย่างที่ไม่เคยทำได้มาก่อน" Shanhui Fan ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมไฟฟ้าที่ Stanford และผู้เขียนอาวุโสของรายงานกล่าว

เอฟเฟกต์ใบโคลเวอร์

โครงสร้างประกอบด้วยลวดสูญเสียต่ำสำหรับแสงที่มีโฟตอนไหลผ่านเหมือนรถหลายคันบนถนนที่พลุกพล่าน จากนั้นโฟตอนจะเข้าสู่วงแหวนหลายชุด เช่น ทางลาดในใบโคลเวอร์ลีฟทางหลวง วงแหวนแต่ละวงมีโมดูเลเตอร์ที่เปลี่ยนความถี่ของโฟตอนผ่าน ซึ่งเป็นความถี่ที่ดวงตาของเรามองเห็นเป็นสี สามารถมีวงแหวนได้มากเท่าที่จำเป็น และวิศวกรสามารถควบคุมโมดูเลเตอร์อย่างละเอียดเพื่อหมุนในการแปลงความถี่ที่ต้องการ

ในบรรดาแอพพลิเคชั่นที่นักวิจัยคาดการณ์ไว้นั้นรวมถึงโครงข่ายใยแก้วนำแสงสำหรับปัญญาประดิษฐ์ที่ทำการคำนวณทางประสาทโดยใช้แสงแทนอิเล็กตรอน วิธีการที่มีอยู่ซึ่งบรรลุโครงข่ายประสาทออปติคัลไม่ได้เปลี่ยนความถี่ของโฟตอน แต่เพียงเปลี่ยนเส้นทางโฟตอนด้วยความถี่เดียว นักวิจัยกล่าวว่าการคำนวณทางประสาทผ่านการปรับความถี่อาจนำไปสู่อุปกรณ์ที่มีขนาดกะทัดรัดมากขึ้น

Avik Dutt นักวิชาการหลังปริญญาเอกในห้องปฏิบัติการของ Fan และผู้เขียนบทความคนที่สองกล่าวว่า "อุปกรณ์ของเราแตกต่างอย่างมากจากวิธีการที่มีอยู่แต่ยังให้ความยืดหยุ่นทางวิศวกรรมใหม่อย่างมาก

มองเห็นแสงสว่าง

สีของโฟตอนถูกกำหนดโดยความถี่ที่โฟตอนสะท้อนซึ่งในที่สุดก็เป็นปัจจัยของความยาวคลื่น โฟตอนสีแดงมีความถี่ค่อนข้างช้าและมีความยาวคลื่นประมาณ 650 นาโนเมตร ที่ปลายอีกด้านของสเปกตรัม แสงสีน้ำเงินมีความถี่ที่เร็วกว่ามาก โดยมีความยาวคลื่นประมาณ 450 นาโนเมตร

การเปลี่ยนแปลงอย่างง่ายอาจเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนโฟตอนจากความถี่ 500 นาโนเมตรเป็น 510 นาโนเมตร หรือตามที่ตามนุษย์จะลงทะเบียน การเปลี่ยนแปลงจากสีฟ้าเป็นสีเขียว พลังของสถาปัตยกรรมของทีมสแตนฟอร์ดคือสามารถทำการเปลี่ยนแปลงง่ายๆ เหล่านี้ได้ แต่ยังรวมถึงการแปลงที่ซับซ้อนกว่ามากด้วยการควบคุมที่ดี

เพื่ออธิบายเพิ่มเติม Fan ได้นำเสนอตัวอย่างของกระแสแสงที่เข้ามาซึ่งประกอบด้วยโฟตอน 20 เปอร์เซ็นต์ในช่วง 500 นาโนเมตรและ 80 เปอร์เซ็นต์ที่ 510 นาโนเมตร การใช้อุปกรณ์ใหม่นี้ วิศวกรสามารถปรับอัตราส่วนดังกล่าวเป็น 73 เปอร์เซ็นต์ ที่ 500 นาโนเมตร และ 27 เปอร์เซ็นต์ ที่ 510 นาโนเมตร หากต้องการ ทั้งหมดนี้ในขณะเดียวกันก็รักษาจำนวนโฟตอนทั้งหมดไว้ หรืออัตราส่วนอาจเป็น 37 และ 63 เปอร์เซ็นต์ สำหรับเรื่องนั้น ความสามารถในการกำหนดอัตราส่วนนี้เป็นสิ่งที่ทำให้อุปกรณ์นี้ใหม่และมีแนวโน้ม ยิ่งกว่านั้น ในโลกควอนตัม โฟตอนเดียวสามารถมีได้หลายสี ในกรณีนี้ อุปกรณ์ใหม่ช่วยให้สามารถเปลี่ยนอัตราส่วนของสีต่างๆ สำหรับโฟตอนเดียวได้

“เราบอกว่าอุปกรณ์นี้อนุญาตให้เปลี่ยนแปลง 'ตามอำเภอใจ' แต่นั่นไม่ได้หมายความว่า 'สุ่ม'” Siddharth Buddhiraju ซึ่งเป็นนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาในห้องทดลองของ Fan ในระหว่างการวิจัยและเป็นผู้เขียนบทความฉบับแรกและปัจจุบันทำงานที่ Facebook Reality แล็บ. “แต่เราหมายความว่าเราสามารถบรรลุการเปลี่ยนแปลงเชิงเส้นตามที่วิศวกรต้องการ มีการควบคุมทางวิศวกรรมจำนวนมากที่นี่”

“มันอเนกประสงค์มาก วิศวกรสามารถควบคุมความถี่และสัดส่วนได้อย่างแม่นยำมาก และสามารถเปลี่ยนรูปแบบได้หลากหลาย” Fan กล่าวเสริม “มันทำให้พลังใหม่อยู่ในมือของวิศวกร พวกเขาจะใช้มันอย่างไรนั้นขึ้นอยู่กับพวกเขา”

# # #

ผู้เขียนเพิ่มเติม ได้แก่ Momchil Minkov นักวิชาการหลังปริญญาเอกที่ Flexcompute และ Ian AD Williamson ตอนนี้ที่ Google X

งานวิจัยนี้ได้รับการสนับสนุนจากสำนักงานวิจัยวิทยาศาสตร์กองทัพอากาศสหรัฐฯ

####

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมกรุณาคลิก โปรดคลิกที่นี่เพื่ออ่านรายละเอียดเพิ่มเติม

ติดต่อ:
ทอม อบาเต
650-736-2245

@สแตนฟอร์ด

ลิขสิทธิ์ © มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด

หากคุณมีความคิดเห็นโปรด ติดต่อ เรา

ผู้ออกข่าวประชาสัมพันธ์ไม่ใช่ 7th Wave, Inc. หรือ Nanotechnology Now มีหน้าที่รับผิดชอบต่อความถูกต้องของเนื้อหา แต่เพียงผู้เดียว

บุ๊คมาร์ค: