新型光学设备可将单个光子调制成任意颜色

发布：cyqdesign 2021-04-26 21:58 阅读：2967

人眼可以更具光子的共振频率来感知光的颜色，频率较低的光子，其波长也更长。有趣的是，斯坦福大学的工程师们，刚刚介绍了他们打造的一款新型光学设备，特点是能够将光转换为任何颜色。显然，这套系统需要用到一系列的调制器来微调各个光子的频率，以达成改变其颜色的最终效果。

资料图（来自：Wikipedia）

可见光只是电磁频谱的一小部分，其中红光的波长较长，蓝光的波长较短。不过根据斯坦福研究团队的介绍，他们已经实现了针对单个光子的频率进行调节的设备。

图1.频谱中实现任意线性变换的设置

如此一来，我们不仅能够改变光子的颜色，还能够将不同的光子混合到不同的程度，以最终调制出我们所需的任意颜色。

图2.频率的变换

新设备由一条低损耗的线路组成，并沿其散布了一串环形。当光子穿过导线时，将被引导至环中接收频率调制。然后根据所需的结果，将之设置成任意值。

图3.不可逆的频率转换

研究团队称，这套装置的精度非常高，且能够精细地控制不同光子的比率。比如将 80% 的 510nm 光子和 20% 的 500nm 光子混合，就可以得出绿色的调制结果。

图4.元素振幅矩阵

通过这套新颖的装置，斯坦福研究人员可让光束在 500nm 处偏移 73%、以及在 510nm 处偏移 27%，以得到总体上更青的颜色。

图5.元素相位矩阵

研究人员称，这款强大的工具，可在通信、量子计算、人工智能等领域发挥广泛的作用，且其设计允许集成到更紧凑的设备中。

研究配图 - 6：使用单一嵌入实现非单一转换

有关这项研究的详情，已经发表在近日出版的《自然通讯》（Nature Communications）期刊上。

相关链接：https://www.nature.com/articles/s41467-021-22670-7

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