美国采用非相干光源引导光脉冲让便宜光源取代激光束

盖世汽车讯 据外媒报道，美国桑迪亚国家实验室的一个研究团队在纳米光子学与超快光学领域取得重大突破，证明了可以用传统非相干光源动态引导光脉冲。

一束红色光束被反射到一个拱门上

能够采用半导体设备控制光线就可以让低功率、相对便宜的光源在全息图、遥感、自动驾驶汽车和高速通信等新技术中取代更强大的激光束。

非相干光由很多常见光源发出，如老式的白炽灯或LED灯泡。因为光子以不同的波长随机发射，从而将此种光称为非相干光。而激光光束不会扩散和漫射，因为其光子的频率和相位相同，因而被称为相干光。

在该团队的研究中，他们采用称作超表面的人工结构材料来操纵非相干光。此种超表面由被称为元原子的半导体微小构件制成，经过设计可以有效地反射光线。尽管超表面此前在制造可将光线引导到任意角度的设备方面展现出了希望，但其也面临着挑战，因为其只被设计用于相干光源。在理想情况下，人们会想要一个像LED一样发光的半导体设备，通过施加控制电压将光线转向设定的角度，并以尽可能快的速度改变光转向的角度。

研究人员从研究一种半导体超表面开始，在该超表面嵌入了称为量子点的微小光源。通过采用一个控制光脉冲，研究人员能够改变或重新配置该表面发射光的方式，并将量子点发出的光波在70度范围内以不到万亿分之一秒的速度向不同方向发射，这是一种巨大的成功。与基于激光的转向类似，被转向的光束抑制了非相干光扩散到更宽视角，而是在远处产生了明亮的光。

驯化光

此前，此种行为被认为是不可能的，该团队的原理证明工作为纳米光子学和超快光学领域的发展铺平了道路。动态控制非相干光以及能够操纵其属性可实现广泛的应用。其中一种低功耗应用是照亮军用头盔屏幕，用于看到普通视觉之外的地图或蓝图。

该技术还可以实现一种新型小型显示器，可采用低功耗LED将全息图投射到眼球上，此种能力是增强现实和虚拟现实设备非常感兴趣的能力。其他用途还包括自动驾驶汽车，其会采用激光雷达来感知汽车路径上的物体。

研究员Igal Brener表示，该团队已经收到了有关商业化的询问。他表示:“商业化产品可能还需要5-10年的时间，特别是我们想要将所有的功能都放在芯片上实现。你会用电，而不是控制光脉冲来传递控制光所需的超表面的变化。我们对此有想法和计划，但是现在还为时尚早。想象一下，一个LED灯泡就可以发出追随你的光，就不会在没人的地方浪费光了，这也是多年前大家梦想的办公室照明节能应用之一。”

同样，驯化光有一天可能会在只需要集中照明的特定领域提供好处，比如外科手术或自动驾驶汽车。对于非相干光来说，前景一片光明。