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科技日报记者 刘霞
由美国麻省理工学院（MIT）科学家主导的一个国际研究小组在最新一期《自然·光子学》杂志上发表论文称，他们历时4年，研制出一款可编程无线光学装置，能以前所未有的、比现有商业设备快几个数量级的速度控制光，如将光束聚焦在特定方向或控制光线的强度等。这种装置可用于为自动驾驶汽车创建超快激光雷达传感器，也有望催生高性能通信系统。
新装置是一款空间光调制器（SLM），这是一种通过控制光的发射特性来操纵光的装置：SLM转换通过的光束，将其聚焦在一个方向或折射到多个位置以生成图像。在SLM内部，二维光调制器阵列控制光，但光的波长只有几百纳米，因此为了精确控制高速光，SLM设备需要一个极其密集的纳米级控制器阵列。在最新研究中，研究人员使用光子晶体微腔阵列实现了这一目标。
新可编程光学装置能以前所未有的速度控制光。图片来源：MIT官网
研究人员解释说，当光进入空腔时，尽管只在其中停留大约一纳秒，但足够设备精确操纵光。通过改变微腔的反射率，他们可以控制光线如何逃逸。此外，控制微腔阵列可以调制整个光场，从而快速准确地控制光束。该团队还使用微型LED显示器来控制SLM，这意味着微腔阵列不仅可以编程和重新配置，而且可以完全无线操控。
研究团队还与美国空军研究实验室合作，开发出一种高度精确的大规模制造工艺，确保设备质量保持近乎完美。
研究论文第一作者克里斯托弗·帕努斯基表示：“该装置在空间和时间上都表现出对光场近乎完美的控制，朝着在空间和时间上完全控制光这一最终目标迈出了一大步。”
研究团队指出，最新设备可用于为自动驾驶汽车创建超快激光雷达传感器，其对场景的成像速度比现有机械系统快100万倍；还可提高大脑扫描仪的运行速度，生成分辨率更高的图像；也有望催生能够超快传输大量信息的设备，如高性能通信系统。目前，他们正在努力制造更大的设备，用于量子控制或超快传感和成像。
