Logo
Cover

Международная группа ученых рассказала о результатах четырех лет исследования проблемы высокоскоростного оптического формирования светового пучка. Они продемонстрировали программируемое, беспроводное устройство, которое может управлять светом — например, фокусировать пучок в определенном направлении или управлять его интенсивностью — на несколько порядков быстрее, чем современные коммерческие аналоги.

В фантастических фильмах вроде «Звездных войн» нам часто показывают трехмерные голограммы как способ коммуникации на огромных расстояниях. Однако для того, чтобы эта технология заработала в реальности, требуется крайне точный и быстрый контроль над светом, недоступный современным жидким кристаллам или микрозеркалам, пишет MIT News.

Пространственный модулятор света — устройство, которое управляет параметрами эмиссии света. Наподобие проектора или компьютерного экрана он трансформирует проходящий луч, фокусируя его в одном направлении или преломляя его для формирования изображений. Внутри прибора находится массив оптических модуляторов, которые должен быть чрезвычайно плотным, чтобы управлять волнами света длиной всего несколько сотен нанометров.

Для этого исследователи микрополости фотонных кристаллов, которые обеспечивают контроль над светом в масштабе длин волн. Когда свет попадает в полость, он не может вырваться наружу примерно наносекунду, отражаясь от стенок. Этого времени достаточно, чтобы управлять светом с большой точностью, меняя коэффициент отражательную способность полостей.

Целью ученых было получение такого отраженного света из каждой полости, который можно фокусировать, поскольку это повышает эффективность управления лучом. Она была достигнута благодаря разработке нового алгоритма проектирования фотонно-кристаллических устройств, которые формируют свет, исходящий из полостей, в узкие пучки.

Затем был разработан технологический процесс, позволяющий создать миллиарды полостей на 12-дюймовой кремниевой пластине.

Устройство показало близкое к идеальному управление оптическим полем с общей пространственно-временной шириной полосы в 10 раз больше, чем у существующих пространственных модуляторов света. Способность точно контролировать громадную ширину полосы света открывает путь к созданию приборов, мгновенно передающих массивный объем информации.

Специалисты из MIT придумали новый способ почти мгновенного получения голографических изображений. Метод, основанный на глубоком обучении, настолько энергоэффективен, что его можно запустить даже на ноутбуке. При этом сама нейросеть, которая генерит голограммы, требует менее 1 Мб памяти. Это значит, что в будущем технология может появиться во всех смартфонах.