可編程光學(xué)裝置以前所未有速度控制光，有望賦能激光雷達(dá)和通信系統(tǒng)

由美國麻省理工學(xué)院（MIT）科學(xué)家主導(dǎo)的一個(gè)國際研究小組在最新一期《自然·光子學(xué)》雜志上發(fā)表論文稱，他們歷時(shí)4年，研制出一款可編程無線光學(xué)裝置，能以前所未有的、比現(xiàn)有商業(yè)設(shè)備快幾個(gè)數(shù)量級的速度控制光，如將光束聚焦在特定方向或控制光線的強(qiáng)度等。這種裝置可用于為自動駕駛汽車創(chuàng)建超快激光雷達(dá)（LiDAR），也有望催生高性能通信系統(tǒng)。

新裝置是一款空間光調(diào)制器（SLM），這是一種通過控制光的發(fā)射特性來操縱光的裝置：SLM轉(zhuǎn)換通過的光束，將其聚焦在一個(gè)方向或折射到多個(gè)位置以生成圖像。在SLM內(nèi)部，二維光調(diào)制器陣列控制光，但光的波長只有幾百納米，因此為了精確控制高速光，SLM需要一個(gè)極其密集的納米級控制器陣列。在最新研究中，研究人員使用光子晶體微腔陣列實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)。

研究人員解釋說，當(dāng)光進(jìn)入空腔時(shí)，盡管只在其中停留大約一納秒，但足夠精確操縱光。通過改變微腔的反射率，他們可以控制光線如何逃逸。此外，控制微腔陣列可以調(diào)制整個(gè)光場，從而快速準(zhǔn)確地控制光束。該團(tuán)隊(duì)還使用微型LED顯示器來控制SLM，這意味著微腔陣列不僅可以編程和重新配置，而且可以完全無線操控。

研究團(tuán)隊(duì)還與美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室合作，開發(fā)出一種高度精確的大規(guī)模制造工藝，確保光學(xué)裝置質(zhì)量保持近乎完美。

研究論文第一作者克里斯托弗·帕努斯基表示：“該裝置在空間和時(shí)間上都表現(xiàn)出對光場近乎完美的控制，朝著在空間和時(shí)間上完全控制光這一最終目標(biāo)邁出了一大步?！?/p>

研究團(tuán)隊(duì)指出，最新裝置可用于為自動駕駛汽車創(chuàng)建超快激光雷達(dá)，其對場景的成像速度比現(xiàn)有機(jī)械系統(tǒng)快100萬倍；還可提高大腦掃描儀的運(yùn)行速度，生成分辨率更高的圖像；也有望催生能夠超快傳輸大量信息的設(shè)備，如高性能通信系統(tǒng)。目前，他們正在努力制造更大的裝置，用于量子控制或超快傳感和成像。

審核編輯 ：李倩