网站建设分金手指排名二五,经销商管理系统,韩国庆祝出线,茂名住房和城乡建设局网站此前#xff0c;青亭网曾报道过NVIDIA、三星、剑桥大学等对空间光调制器#xff08;SLM#xff09;全息方案的探索。空间光调制器可调节光波的空间分布#xff0c;在电驱动信号控制下#xff0c;可改变光在空间中传播的振幅、强度、相位、偏振态等特性#xff0c;从而形成…此前青亭网曾报道过NVIDIA、三星、剑桥大学等对空间光调制器SLM全息方案的探索。空间光调制器可调节光波的空间分布在电驱动信号控制下可改变光在空间中传播的振幅、强度、相位、偏振态等特性从而形成全息影像。自动驾驶汽车的LiDAR传感器也使用了空间光调制器来进行扫描大脑扫描仪也使用它来穿透组织查看大脑好处是成像分辨率更高且不受活体组织动态波动噪声血液流动影响。 相比于现有的机械光学方案空间光调制器对空间成像的速度约快一百万倍。
近期MIT也公布了一项SLM全息研究这项新研究号称可快速控制光束速度超越以往的方案这意味着3D显示的延迟将大大降低。 MIT科研人员表示 生成独立的3D全息图无需背板需要能精确、快速的控制光而这超出了液晶、微镜等传统显示技术的能力。于是该科研团队经过四年多时间解决了高速调节光线的问题并且设计了一种可编程的无线化方案该方案可将光线聚焦在特定方向还可以操控光的强度从而实现全息效果。号称比商业设备要快几个数量级。
此外科研人员还为这个全息方案创建了配套的制造工艺可保证大规模生产的质量。
SLM全息方案原理
科研人员表示自古以来如何控制光是一个反复出现的研究课题我们的SLM方案在空间和时间上都可以控制光并且适用于多种场景进一步推动了光学研究发展。 原理方面由于SLM是一种通过控制光的发射特性来操纵光的装置它的光路与高射投影仪或计算机屏幕类似都是将通过的光束转变使其聚焦在一个方向或将其折射到多个位置形成全息图像。 在SLM模组内部使用了二维光调制器用于控制光线传播。光的波长只有几百纳米因此需要高速、精准的控制因此需要密集的纳米级控制器阵列。于是MIT科研人员采用了一系列光子晶体微腔/光子晶体谐振器它们的特点是可以在波长范围内储存、操控和发射光。
当光束进入SLM空腔时大约会停留一纳秒在这短暂的时间内会在内部反弹约10万次以上。虽然纳秒只有十亿分之一秒但这个时间足以让设备精确地操纵光。通过改变空腔的反射率研究人员可以控制光离开的路径。如果同时操控整个控制器阵列便可以调节整个光场这样就可以快速、准确的控制光束。 科研人员表示这个设备的特殊之处在于它采用了特殊设计的辐射模式因此光线经过腔内反射后都可以聚焦从而提升整体光学性能。从本质上来看这实际上是一种理想的光学天线。
为了实现这样精密的设计科研人员还开发了一种新的算法用于设计光子晶体器件这个器件的作用是确保从腔体逸出的光线都能汇聚成窄光束。
使用光来控制光
据了解这项全息方案采用了Micro LED显示屏LED-on-CMOS作为光源而这个LED屏幕也能够控制LED。LED像素与硅晶片上的光子晶体对齐因此一个点亮的LED可调节单个 微腔。当激光击中激活的微腔时微腔根据LED发出的光对激光做出不同的响应。
另一方面使用LED控制意味着显示阵列可编程而且可重新配置并且无线化设计。这相当于一种完全由光控制的过程无需金属线来传输信号因此多个设备可以更加靠近不用担心互相之间吸收或干扰也就是说可扩展性好。 在批量制造方面科研人员希望使用现有的集成电路制造工艺300毫米晶圆实现对全息方案的量产。而由于该方案采用微米级空腔需要将制造误差降低到最小于是科研人员与美国空军研究实验室合作开发了一种高精度的大规模制造工艺可在12英寸的硅晶片上冲压出数十亿个空腔然后通过后续处理步骤来确保微腔在相同的波长下工作。
此外还发明了一种基于机器视觉的全息修整新技术。这个修整过程指的是研究人员将激光照射到微腔上原理是激光将硅加热到1000摄氏度以上形成二氧化硅或玻璃。根据这一原理研究人员创建了一个系统可以同时用同一束激光轰击所有空腔并添加一层玻璃以完美对齐共振实现空腔振动的自然频率。
科研成果
这项技术在空间和时间上几乎可以完美控制光场其时空带宽比现有的SLM技术要大10倍而更大的带宽和更精确的控制可以快速的传输大量信息将全息显示与高性能通信系统结合。
接下来科研人员计划进一步扩大SLM全息设备的规模并加入量子控制或超高速传感和成像模组。
据悉这项研究受到了美国多家基金会资助包括赫兹基金会、NDSEG 奖学金计划、施密特博士后奖、以色列 Vatat 奖学金、美国陆军研究办公室、美国空军研究实验室、英国工程和物理科学研究委员会、皇家工程学院等等。参考MIT
