Оптическое устройство создает свет любого цвета, манипулируя отдельными фотонами

Инженеры создали новое оптическое устройство, которое может легко манипулировать светом в практически любом желаемом цвете. Система использует серию модуляторов для точной настройки частот отдельных фотонов для изменения их цвета.

Наши глаза воспринимают цвет света на основе частоты, с которой резонируют его фотоны. Более низкие частоты коррелируют с более длинными длинами волн, что является мерой от одного пика до следующего, если вы отображаете эти частоты. В спектре видимого света мы можем видеть от более длинных волн красного света до более коротких волн синего света.

Теперь команда ученых из Стэнфордского университета создала оптическое устройство, которое может настраивать частоты отдельных фотонов. Это не только меняет их цвет, но и, смешивая эти фотоны разных цветов в разной степени, луч света может быть точно настроен на любой необходимый цвет.

Новое устройство состоит из провода с низкими потерями и рядом колец, расположенных вдоль него. Когда фотоны проходят через этот провод, они перемещаются в кольца, где модуляторы преобразуют их частоту. Там может быть столько колец, сколько необходимо, чтобы изменить свет в нужный цвет.

Исследователи говорят, что устройство чрезвычайно точное, что позволяет очень точно контролировать соотношение различных фотонов. Так, например, луч может начинаться с 80 процентов фотонов с длиной волны 510 нанометров и 20 процентов с 500 нм, что сделает его в основном зеленым.

С помощью этого устройства луч может быть смещен на 73 процента при длине 500 нм и на 27 процентов при 510 нм, что сделает свет в целом более голубым.

Этот мощный новый инструмент может иметь широкий спектр применений в области фотоники, включая связь, квантовые вычисления и искусственный интеллект, и его конструкция должна позволить создавать более компактные устройства.

“Устройство очень универсально», — говорит Шаньхуэй Фан, старший автор исследования. “Инженер может очень точно контролировать частоты и пропорции, и возможны самые разнообразные преобразования. Это дает новую власть в руки инженера. Как они будут его использовать, зависит от них самих.”

Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.