دستگاه نوری جدید به مهندسین اجازه می دهد تا رنگ نور را تنظیم کنند

دستگاه نوری جدید به مهندسین اجازه می دهد تا رنگ نور را تنظیم کنند!

نوع جدیدی از دستگاه های نوری به مهندسان اجازه می دهد تا فرکانس های فوتون های جداگانه را تغییر دهند و قابلیت های جدیدی را در اختیار مهندسان قرار دهند

در میان اولین درسی که هر دانش آموز علوم دبیرستانی می آموزد این است که نور سفید به هیچ وجه سفید نیست ، بلکه ترکیبی از تعداد زیادی فوتون است ، آن قطرات کوچک انرژی که نور را از هر رنگ رنگین کمان – قرمز ، نارنجی ، زرد تشکیل می دهند. ، سبز ، آبی ، نیلی ، بنفش.

اکنون ، محققان دانشگاه استنفورد یک دستگاه نوری تولید کرده اند که به مهندسان امکان تغییر و تنظیم دقیق فرکانس های هر فوتون را در یک جریان نور می دهد تا تقریباً هر ترکیبی از رنگی را که می خواهند ، تنظیم کند. نتیجه ، منتشر شده در 23 آوریل 2021 ، در ارتباطات طبیعت ، یک معماری فوتونیکی جدید است که می تواند زمینه هایی از ارتباطات دیجیتال و هوش مصنوعی تا رایانه های کوانتومی پیشرفته را تغییر دهد.

شانوهوی فن ، استاد مهندسی برق در استنفورد و نویسنده ارشد مقاله ، گفت: “این ابزار قدرتمند جدید ، درجه ای از کنترل را در اختیار مهندس قرار می دهد که قبلاً امکان پذیر نبوده است.”

اثر برگ شبدر

این سازه شامل یک سیم کم ضرر برای انتقال نور جریان فوتون هایی است که مانند بسیاری از اتومبیل ها در یک مسیر پرتردد عبور می کنند. فوتون ها سپس وارد یک سری حلقه ها می شوند ، مانند سطح شیب دار خارج از یک برگ شبدر بزرگراه. هر حلقه دارای یک تعدیل کننده است که فرکانس فوتون های عبوری را تغییر می دهد – فرکانس هایی که چشم ما آنها را رنگ می بیند. در صورت لزوم می تواند به تعداد زیادی حلقه وجود داشته باشد و مهندسان می توانند تعدیل کننده ها را به خوبی کنترل کنند تا در تغییر فرکانس مورد نظر شماره گیری کنند.

از جمله کاربردهایی که محققان تصور می کنند شامل شبکه های عصبی نوری برای هوش مصنوعی است که محاسبات عصبی را با استفاده از نور به جای الکترون انجام می دهند. روش های موجود که شبکه های عصبی نوری را انجام می دهند ، در واقع فرکانس فوتون ها را تغییر نمی دهند ، بلکه به سادگی فوتون های یک فرکانس را تغییر مسیر می دهند. محققان می گویند انجام چنین محاسبات عصبی از طریق دستکاری فرکانس می تواند به دستگاه های فشرده تری منجر شود.

آویک دوت ، دانشمند فوق دکترا در آزمایشگاه Fan و نویسنده دوم مقاله ، گفت: “دستگاه ما فاصله چشمگیری از روش های موجود با ردپای کوچک و در عین حال ارائه انعطاف پذیری فوق العاده جدید مهندسی است.”

دیدن نور

رنگ فوتون با توجه به فرکانس تشدید فوتون تعیین می شود ، که به نوبه خود ، عاملی برای طول موج آن است. یک فوتون قرمز دارای فرکانس نسبتاً کند و طول موج حدود 650 نانومتر است. در انتهای دیگر طیف ، نور آبی فرکانس بسیار سریع تری با طول موج حدود 450 نانومتر دارد.

یک تحول ساده ممکن است شامل انتقال یک فوتون از فرکانس 500 نانومتر به مثلاً 510 نانومتر باشد – یا همانطور که چشم انسان آن را ثبت می کند ، تغییر از فیروزه ای به سبز است. قدرت معماری تیم استنفورد این است که می تواند این تغییرات ساده را انجام دهد ، اما همچنین بسیار پیشرفته تر و با کنترل دقیق.

برای توضیح بیشتر ، Fan نمونه ای از جریان نور ورودی را شامل 20 درصد فوتون در محدوده 500 نانومتر و 80 درصد با 510 نانومتر ارائه می دهد. با استفاده از این دستگاه جدید ، یک مهندس می تواند در صورت تمایل ، این نسبت را به 73 درصد در 500 نانومتر و 27 درصد در 510 نانومتر ، در حالی که کل فوتون ها را حفظ می کند ، تنظیم کند. یا این نسبت می تواند 37 و 63 درصد باشد. این توانایی برای تنظیم نسبت ، جدید و امیدوار کننده این دستگاه است. علاوه بر این ، در دنیای کوانتوم ، یک فوتون می تواند چندین رنگ داشته باشد. در این شرایط ، دستگاه جدید در واقع امکان تغییر نسبت رنگهای مختلف را برای یک فوتون فراهم می کند.

Siddharth Buddhiraju ، که دانشجوی کارشناسی ارشد در آزمایشگاه Fan در طول تحقیق بود و اولین نویسنده مقاله است و اکنون در Facebook Reality کار می کند ، گفت: “ما می گوییم این دستگاه امکان تغییر” خودسرانه “را فراهم می کند اما این به معنای” تصادفی “نیست. آزمایشگاه ها “در عوض ، منظور ما این است که می توانیم به هر تغییر شکل خطی که مهندس نیاز دارد ، دست یابیم. در اینجا مقدار زیادی کنترل مهندسی وجود دارد. ”

“این بسیار متنوع است. مهندس می تواند فرکانس ها و تناسبات را بسیار دقیق کنترل کند و تغییرات گسترده ای امکان پذیر است. ” “این قدرت جدیدی را در اختیار مهندس قرار می دهد. نحوه استفاده از آنها به خود آنها بستگی دارد. ”