Учёные стали на шаг ближе к голографии, как в «Звёздных войнах» — они придумали сверхбыстрый модулятор света

Для создания 3D-голограммы требуется чрезвычайно точное и быстрое управление светом, что выходит за рамки возможностей существующих технологий на жидких кристаллах или микрозеркалах. Решение может быть найдено в свежей разработке международной группы учёных — они создали модулятор света, который по скорости реакции в 10 раз быстрее современных устройств.

Свет обретает форму. Источник изображения: Sampson Wilcox / MIT

«Мы сосредоточились на управлении светом, что является постоянной темой исследований с древности. Наша разработка — ещё один важный шаг к конечной цели полного оптического контроля (в пространстве и времени) для огромного количества приложений, использующих свет», — сказал ведущий автор работы Кристофер Пануски (Christopher Panuski).

Работа является результатом сотрудничества исследователей из Массачусетского технологического института, компании Flexcompute, Университета Стратклайда, Политехнического института Университета штата Нью-Йорк, компании Applied Nanotools, Рочестерского технологического института и Исследовательской лаборатории ВВС США. Публикация вышла в журнале Nature Photonics.

Конструктивно пространственный модулятор света (SLM) состоит из двух частей: блок управления резонатором представлен массивом светодиодов, а напротив располагается массив резонаторов — поле из фотонных кристаллов. Каждый оптический резонатор представляет собой что-то типа полости с регулируемыми свойствами, в которой свет многократно переотражается, прежде чем выйти наружу. Поскольку рабочие характеристики каждого микрорезонатора управляются своим светодиодом — система получилась программируемая, беспроводная и на порядок быстрее актуальных решений.

Микрорезонаторы преобразуют попавший в них извне лазерный луч согласно своим настройкам. Светодиоды играют также роль накачки лазерного луча. Свет лазера задерживается в резонаторе примерно на одну наносекунду, где успевает переотразиться около 10 тыс. раз. После этого резонатор испускает свет в запрограммированном направлении с заданной интенсивностью. Точнее, происходит передача всего светового поля матрицы резонаторов. Это может быть голографическая картинка, сканер тканей головного мозга или пакет передачи данных. И эта скорость передачи обработанной информации в 10 раз больше, чем позволяют современные решения.

Более того, учёные разработали технологию массового производства оптических резонаторов на 200-мм кремниевых пластинах. Утверждается, что предложенная технология сопровождается исчезающее малым уровнем брака. Новая работа в этом направлении обещает помочь создать большие массивы резонаторов для квантовых устройств и перспективных решений для визуализации типа 3D-голограмм или сканеров.