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

Plato tarafından yeniden yayınlandı

İzleyiciler: 0

Ana Sayfa > Basın > Yeni optik cihazla mühendisler ışığın rengine ince ayar yapabiliyor

Shanhui Fanı (İmaj kredisi: Rod Searcey)

Özet:
Herhangi bir ilkokul fen bilgisi öğrencisinin öğrendiği ilk derslerden biri, beyaz ışığın hiç de beyaz olmadığı, daha çok birçok fotonun, gökkuşağının her renginden (kırmızı, turuncu, sarı) ışığı oluşturan küçük enerji damlacıklarının bir bileşimi olduğudur. , yeşil, mavi, çivit mavisi, menekşe.

Yeni optik cihazla mühendisler, ışığın rengini ince ayarlayabilirler

Stanford, Kaliforniya | 23 Nisan 2021'de yayınlandı

Şimdi, Stanford Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, mühendislerin bir ışık akışındaki her bir fotonun frekansını neredeyse istedikleri renk karışımına göre değiştirmelerine ve ince ayar yapmalarına olanak tanıyan bir optik cihaz geliştirdiler. 23 Nisan'da Nature Communications'da yayınlanan sonuç, dijital iletişim ve yapay zekadan son teknoloji kuantum hesaplamaya kadar çeşitli alanları dönüştürebilecek yeni bir fotonik mimaridir.

Stanford'da elektrik mühendisliği profesörü ve makalenin kıdemli yazarı Shanhui Fan, "Bu güçlü yeni araç, mühendisin eline daha önce mümkün olmayan bir düzeyde kontrol sağlıyor" dedi.

Yonca yaprağı etkisi

Yapı, yoğun bir otoyoldaki pek çok araba gibi geçen bir foton akışını taşıyan ışık için düşük kayıplı bir telden oluşuyor. Fotonlar daha sonra otoyoldaki yonca yaprağındaki rampalar gibi bir dizi halkaya giriyor. Her halkada, geçen fotonların frekansını (gözümüzün renk olarak gördüğü frekansları) dönüştüren bir modülatör bulunur. Gerektiği kadar halka olabilir ve mühendisler, istenen frekans dönüşümünü ayarlamak için modülatörleri hassas bir şekilde kontrol edebilir.

Araştırmacıların öngördüğü uygulamalar arasında, elektronlar yerine ışık kullanarak sinirsel hesaplamalar gerçekleştiren yapay zekaya yönelik optik sinir ağları da yer alıyor. Optik sinir ağlarını gerçekleştiren mevcut yöntemler aslında fotonların frekanslarını değiştirmez, yalnızca tek bir frekanstaki fotonları yeniden yönlendirir. Araştırmacılar, bu tür sinirsel hesaplamaların frekans manipülasyonu yoluyla gerçekleştirilmesinin çok daha kompakt cihazlara yol açabileceğini söylüyor.

Fan'ın laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı ve makalenin ikinci yazarı olan Avik Dutt, "Cihazımız, az yer kaplayan ve buna rağmen muazzam yeni mühendislik esnekliği sunan mevcut yöntemlerden önemli bir sapmadır" dedi.

Işığı görmek

Bir fotonun rengi, fotonun rezonansa girdiği frekansa göre belirlenir; bu da onun dalga boyunun bir faktörüdür. Kırmızı bir foton nispeten yavaş bir frekansa ve yaklaşık 650 nanometrelik bir dalga boyuna sahiptir. Spektrumun diğer ucunda mavi ışık, yaklaşık 450 nanometrelik dalga boyuna sahip, çok daha hızlı bir frekansa sahiptir.

Basit bir dönüşüm, bir fotonun frekansının 500 nanometreden 510 nanometreye kaydırılmasını veya insan gözünün algılayacağı şekilde camgöbeğinden yeşile geçişi içerebilir. Stanford ekibinin mimarisinin gücü, bu basit dönüşümleri gerçekleştirebilmesinin yanı sıra çok daha karmaşık dönüşümleri de hassas kontrolle gerçekleştirebilmesidir.

Daha fazla açıklamak gerekirse Fan, 20 nanometre aralığında yüzde 500 ve 80 nanometre aralığında yüzde 510 fotonlardan oluşan gelen bir ışık akışının bir örneğini sunuyor. Bir mühendis, bu yeni cihazı kullanarak, toplam foton sayısını korurken, istenirse bu oranı 73 nanometrede yüzde 500'e ve 27 nanometrede yüzde 510'ye ince ayarlayabilir. Veya oran yüzde 37 ve yüzde 63 olabilir. Bu oranı ayarlama yeteneği, bu cihazı yeni ve umut verici kılan şeydir. Üstelik kuantum dünyasında tek bir fotonun birden fazla rengi olabilir. Bu durumda yeni cihaz aslında tek bir foton için farklı renklerin oranının değiştirilmesine olanak tanıyor.

Araştırma sırasında Fan'ın laboratuvarında yüksek lisans öğrencisi olan ve makalenin ilk yazarı olan ve şu anda Facebook Reality'de çalışan Siddharth Buddhiraju, "Bu cihazın 'keyfi' dönüşüme izin verdiğini söylüyoruz ama bu 'rastgele' anlamına gelmiyor" dedi. Laboratuvarlar. "Bunun yerine mühendisin ihtiyaç duyduğu herhangi bir doğrusal dönüşümü başarabileceğimizi kastediyoruz. Burada büyük miktarda mühendislik kontrolü var.”

“Çok yönlü. Mühendis, frekansları ve oranları çok hassas bir şekilde kontrol edebiliyor ve çok çeşitli dönüşümler mümkün." diye ekledi Fan. “Mühendisin ellerine yeni bir güç veriyor. Bunu nasıl kullanacakları onlara kalmış.”

###

Diğer yazarlar arasında şu anda Flexcompute'ta çalışan doktora sonrası akademisyenler Momchil Minkov ve şu anda Google X'te çalışan Ian AD Williamson yer alıyor.

Bu araştırma ABD Hava Kuvvetleri Bilimsel Araştırma Ofisi tarafından desteklenmiştir.

####

Daha fazla bilgi için lütfen tıklayın okuyun

İletişim:
Tom Abate
650-736-2245

@stanford

Telif Hakkı © Stanford Üniversitesi

Bir yorumunuz varsa, lütfen İletişim bize.

7th Wave, Inc. veya Nanotechnology Now değil, haber bültenleri yayıncıları yalnızca içeriğin doğruluğundan sorumludur.

Yer imi: