Крошечный чип, управляющий несколькими лазерными лучами

17.04.2023

Инженеры из Национального института стандартов и технологий США разработали устройства в масштабе чипа для одновременного управления цветом, фокусом, направлением движения и поляризацией нескольких лучей лазерного света. Разработка подойдет для сотворения портативных датчиков и квантовых устройств.

Традиционные оптические системы, позволяющие управлять даже одним лазерным лучом, представляют масштабную конструкцию размером с обеденный стол. На нем размещается множество линз, поляризаторов, зеркал и других устройств. Для создания портативных датчиков и квантовых компьютеров потребуются миниатюрные чипы.

Исследователи объединили две технологии на уровне микросхем: интегральные фотонные схемы, использующие крошечные прозрачные каналы и другие микрокомпоненты для света; и источник нетрадиционной оптики, известный как оптическая метаповерхность. Такие поверхности состоят из стеклянных пластин с миллионами крошечных структур высотой всего в несколько сотен миллиардных долей метра, которые манипулируют свойствами света без необходимости в громоздкой оптике.

Система для формирования нескольких лазерных лучей (синие стрелки) и управление их поляризацией состоит из трех компонентов: эванесцентного ответвителя (EVC), направляющего свет от одного устройства к другому; метарешетки (MG), рассеивающей свет; и метаповерхность (MS), небольшая стеклянная поверхность, усеянная миллионами столбов, действующих как линзы.

В серии экспериментов исследователи продемонстрировали, что один фотонный чип выполнял работу 36 оптических компонентов, одновременно контролируя направление, фокус и поляризацию (плоскость, в которой световая волна колеблется при движении) 12 лазерных лучей, разделенных на четыре разных цвета. Также они показали, что крошечный чип может направлять два луча разных цветов, чтобы те шли параллельно. Это необходимо для создания атомных часов.

Исследователи отмечают, что продолжают работать над полноценной оптической системой на базе чипа. Пока лазерный свет еще недостаточно мощный, чтобы охладить атомы до сверхнизких температур, необходимых для миниатюрных усовершенствованных атомных часов.

<< Назад: Лекарство от похмелья 17.04.2023

>> Вперед: Замена подопытных животных на органеллы 16.04.2023

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Наушники Bowers & Wilkins Px8 S2 11.11.2025

Наушники премиум-класса становятся не только аксессуаром для прослушивания музыки, но и инструментом для профессиональной работы с аудио. Новый флагман британского бренда Bowers & Wilkins - модель Px8 S2 - демонстрирует, как эти аспекты можно объединить в одной беспроводной системе. Компания представила Px8 S2 как обновленную флагманскую модель в линейке, ориентированную на пользователей, которые ценят высокое качество звука, эффективное шумоподавление и премиальный дизайн. Производитель отмечает, что наушники сочетают передовые акустические решения с эргономикой для длительного использования. Каждое устройство оснащено 40-миллиметровыми динамиками с карбоновыми диффузорами и 24-битным цифровым процессором. По словам Bowers & Wilkins, это обеспечивает точное и детализированное воспроизведение звукового спектра, а также поддержку аудио высокого разрешения. Автоматическая оптимизация соединения с источником сигнала гарантирует стабильное и качественное звучание вне зависимо ...>>

Шимпанзе могут менять свои убеждения 10.11.2025

Понимание того, как формируются убеждения и принимаются решения, традиционно считалось уникальной способностью человека. Однако недавнее исследование показало, что шимпанзе обладают способностью пересматривать свои мнения на основе новых данных, демонстрируя уровень рациональности, который ранее считался исключительно человеческим. Психологи под руководством Ханны Шлейхауф из Утрехтского университета провели серию экспериментов, направленных на изучение метапознания у шимпанзе. Исследователи впервые наблюдали, как эти обезьяны могут взвешивать различные виды доказательств и корректировать свои решения при появлении более убедительной информации. Экспериментаторы рассматривали рациональность как способность формировать убеждение о мире на основе фактических данных. При поступлении новой информации разумное существо способно сравнивать старые и новые данные и изменять свое мнение, если новые доказательства оказываются более весомыми. Для экспериментов использовались шимпанзе из ...>>

Случайная новость из Архива Луч притягивает предметы 24.01.2013 Группа физиков под руководством Павла Земанека (Pavel Zemanek) из Института научных инструментов при Академии наук Чехии в Брно разработала экспериментальный прототип такого прибора, способного притягивать и перемещать микрочастицы достаточно больших размеров. Как отмечают исследователи, на сегодняшний день существует несколько теоретических подходов к созданию притягивающего луча. Часть из них основывается на уже существующих наработках в области оптической манипуляции материей, таких как "световые щипцы" или оптические ловушки. Другие используют лазерный луч, "закрученный" особым образом, или же комбинацию из нескольких потоков света. Земанек и его коллеги использовали последний подход. По их словам, он позволяет захватывать довольно крупные частицы, чьи размеры могут достигать 300-400 нм. Это выгодно отличает его от других видов "притягивающих лучей", способных перемещать лишь отдельные атомы или наночастицы размером в единицы нанометров. Изобретение Земанека и его коллег состоит из двух лазеров, специального зеркала и компьютера, управляющего поляризацией и другими характеристиками излучателей. В данном случае зеркало не является обязательным компонентом, однако оно помогает притягивающему лучу поднимать захваченные объекты, тем самым увеличивая их максимально возможную массу. Во время работы прибора лучи лазера со специально подобранной частотой и поляризацией захватывают исследуемую частицу. В этот момент их поляризация и некоторые другие характеристики лазерного луча остаются одинаковыми, в результате чего положение частицы фиксируется. Для перемещения частицы в произвольном направлении ученые меняют поляризацию луча и положение одного из лазеров. Группа Земанека проверила работу своего изобретения, попытавшись "поймать" и сдвинуть один из нескольких шариков из полистирола диаметром от 100 до 410 нм, плавающих в воде. По словам физиков, их изобретение хорошо проявило себя - в среднем, ученым удавалось сдвинуть шарик на 25-30 мкм от его первоначальной позиции. Этот результат является рекордом для устройств подобного рода. Как утверждают ученые, дальность транспортировки можно легко увеличить, повысив мощность лазерного луча. Авторы статьи продолжили эксперимент, отсортировав шарики по размеру. Земанек и его коллеги предполагают, что данное устройство в его нынешнем виде можно уже использовать в качестве одного из компонентов микроскопов, позволяющего ученым ловить отдельные частицы материи или живые клетки и перемещать их в нужном направлении. Кроме того, дальнейшее развитие этой технологии может стать основой для "космических" притягивающих лучей, при помощи которых космонавты будут захватывать неисправные спутники или фрагменты астероидов.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025