可編程光學裝置以前所未有速度控制光 對場景成像速度比現有機械系統快100萬倍

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由美國麻省理工學院(MIT)科學家主導的一個國際研究小組在最新一期《自然·光子學》雜志上發表論文稱，他們歷時4年，研制出一款可編程無線光學裝置，能以前所未有的、比現有商業設備快幾個數量級的速度控制光，如將光束聚焦在特定方向或控制光線的強度等。這種裝置可用于為自動駕駛汽車創建超快激光雷達傳感器，也有望催生高性能通信系統。

新裝置是一款空間光調制器(SLM)，這是一種通過控制光的發射特性來操縱光的裝置：SLM轉換通過的光束，將其聚焦在一個方向或折射到多個位置以生成圖像。在SLM內部，二維光調制器陣列控制光，但光的波長只有幾百納米，因此為了精確控制高速光，SLM設備需要一個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現了這一目標。

新可編程光學裝置能以前所未有的速度控制光。圖片來源：MIT官網

研究人員解釋說，當光進入空腔時，盡管只在其中停留大約一納秒，但足夠設備精確操縱光。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制整個光場，從而快速準確地控制光束。該團隊還使用微型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。

研究團隊還與美國空軍研究實驗室合作，開發出一種高度精確的大規模制造工藝，確保設備質量保持近乎完美。

研究論文第一作者克里斯托弗·帕努斯基表示：“該裝置在空間和時間上都表現出對光場近乎完美的控制，朝著在空間和時間上完全控制光這一最終目標邁出了一大步。”

研究團隊指出，最新設備可用于為自動駕駛汽車創建超快激光雷達傳感器，其對場景的成像速度比現有機械系統快100萬倍;還可提高大腦掃描儀的運行速度，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備，如高性能通信系統。目前，他們正在努力制造更大的設備，用于量子控制或超快傳感和成像。

關鍵詞： 速度控制 研究人員 光調制器 空間和時間 控制光線