Международная группа исследователей под руководством физиков из Массачусетского технологического института разработала технологию формирования высокоскоростного оптического луча. Беспроводное устройство фокусирует луч в заданном направлении и изменяет интенсивность света на несколько порядков быстрее, чем коммерческие технологии на жидких кристаллах или микрозеркалах. Разработка подойдет для повышения качества работы лидаров и высокоточного сканирования мозга.
В своей работе ученые оптимизировали пространственный модулятор света (ПМС). Это устройство, которое манипулирует светом, контролируя свойства его излучения. Подобно диапроектору или экрану компьютера, ПМС преобразует проходящий луч света, фокусируя его в одном направлении или преломляя во многих местах для формирования изображения.
Схема устройства. Изображение: Christopher L. Panuski et al., Nature Photonics
Физики использовали микро-светодиодный дисплей для управления SLM. Пиксели светодиодов совпадают с фотонными кристаллами на кремниевом чипе, поэтому включение одного светодиода настраивает отдельный микрорезонатор. Когда лазер попадает в эту активированную микрополость, она по-разному реагирует на лазер в зависимости от света светодиода.
Разработчики отмечают, что использование светодиодов для управления устройством означает, что массив не только программируемый и реконфигурируемый, но и полностью беспроводной. Кроме того, предложенная технология подходит для масштабирования и массового производства, добавляют они.
В серии экспериментов исследователи продемонстрировали управление светом с помощью модернизированного ПМС. Устройство продемонстрировало точное управление светом в пространстве и времени, при этом оптическое поле с общей «пространственно-временной полосой пропускания» было в 10 раз больше, чем у аналогов.
Разработчики говорят, что установку новой системы управления светом позволит лидарам, которые используются, например, в беспилотных автомобилях, отображать сцену в миллион раз быстрее. Кроме того, они могут ускорить работу сканеров мозга, которые используют свет, чтобы «видеть» сквозь ткани. А изменение скорости сканирования приведет к созданию картинки с более высоким разрешением, на которое не будут влиять динамические шумы, заключают исследователи.
