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新型光器件可将单个光子调制成任意颜色

  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式光学设备,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。
  研究配图 - 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。
  研究配图 - 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。
  研究配图 - 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。
  研究配图 - 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。
  研究配图 - 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。
  原标题为《With new optical device, Stanford engineers can fine tune the color of light》。

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