新型光器件可將單個光子調製成任意顏色

人眼可以更具光子的共振頻率來感知光的顏色,頻率較低的光子,其波長也更長。有趣的是,史丹福大學的工程師們,剛剛介紹了他們打造的一款新式光學設備,特點是能夠將光轉換為任何顏色。顯然,這套系統需要用到一系列的調制器來微調各個光子的頻率,以達成改變其顏色的最終效果。

新型光器件可將單個光子調製成任意顏色

資料圖(來自:Wikipedia)

可見光只是電磁頻譜的一小部分,其中紅光的波長較長,藍光的波長較短。不過根據斯坦福研究團隊的介紹,他們已經實現了針對單個光子的頻率進行調節的設備。

新型光器件可將單個光子調製成任意顏色

研究配圖 – 1:頻譜中實現任意線性變換的設置

如此一來,我們不僅能夠改變光子的顏色,還能夠將不同的光子混合到不同的程度,以最終調制出我們所需的任意顏色。

新型光器件可將單個光子調製成任意顏色

研究配圖 – 2:頻率的變換

新設備由一條低損耗的線路組成,並沿其散布了一串環形。當光子穿過導線時,將被引導至環中接收頻率調制。然後根據所需的結果,將之設置成任意值。

新型光器件可將單個光子調製成任意顏色

研究配圖 – 3:不可逆的頻率轉換

研究團隊稱,這套裝置的精度非常高,且能夠精細地控制不同光子的比率。比如將 80% 的 510nm 光子 和 20% 的 500nm 光子混合,就可以得出綠色的調制結果。

新型光器件可將單個光子調製成任意顏色

研究配圖 – 4:元素振幅矩陣

通過這套新穎的裝置,斯坦福研究人員可讓光束在 500nm 處偏移 73%、以及在 510nm 處偏移 27%,以得到總體上更青的顏色。

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研究配圖 – 5:元素相位矩陣

研究人員稱,這款強大的工具,可在通信、量子計算、人工智慧等領域發揮廣泛的作用,且其設計允許集成到更緊湊的設備中。

新型光器件可將單個光子調製成任意顏色

研究配圖 – 6:使用單一嵌入實現非單一轉換

有關這項研究的詳情,已經發表在近日出版的《自然通訊》(Nature Communications)期刊上。

原標題為《With new optical device, Stanford engineers can fine tune the color of light》。

來源:cnBeta