據(jù)外媒報(bào)道，美國桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室（Sandia National Laboratories）的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)在納米光子學(xué)與超快光學(xué)領(lǐng)域取得重大突破，證明了可以用傳統(tǒng)非相干光源動態(tài)引導(dǎo)光脈沖。

一束紅色光束被反射到一個(gè)拱門上（圖片來源：桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室）

能夠采用半導(dǎo)體設(shè)備控制光線就可以讓低功率、相對便宜的光源（如LED或手電筒燈泡）在全息圖、遙感、自動駕駛汽車和高速通信等新技術(shù)中取代更強(qiáng)大的激光束。

非相干光由很多常見光源發(fā)出，如老式的白熾燈或LED燈泡。因?yàn)楣庾右圆煌牟ㄩL隨機(jī)發(fā)射，從而將此種光稱為非相干光。而激光光束不會擴(kuò)散和漫射，因?yàn)槠涔庾拥念l率和相位相同，因而被稱為相干光。

在該團(tuán)隊(duì)的研究中，他們采用稱作超表面的人工結(jié)構(gòu)材料來操縱非相干光。此種超表面由被稱為元原子的半導(dǎo)體微小構(gòu)件制成，經(jīng)過設(shè)計(jì)可以有效地反射光線。盡管超表面此前在制造可將光線引導(dǎo)到任意角度的設(shè)備方面展現(xiàn)出了希望，但其也面臨著挑戰(zhàn)，因?yàn)槠渲槐辉O(shè)計(jì)用于相干光源。在理想情況下，人們會想要一個(gè)像LED一樣發(fā)光的半導(dǎo)體設(shè)備，通過施加控制電壓將光線轉(zhuǎn)向設(shè)定的角度，并以盡可能快的速度改變光轉(zhuǎn)向的角度。

研究人員從研究一種半導(dǎo)體超表面開始，在該超表面嵌入了稱為量子點(diǎn)的微小光源。通過采用一個(gè)控制光脈沖，研究人員能夠改變或重新配置該表面發(fā)射光的方式，并將量子點(diǎn)發(fā)出的光波在70度范圍內(nèi)以不到萬億分之一秒的速度向不同方向發(fā)射，這是一種巨大的成功。與基于激光的轉(zhuǎn)向類似，被轉(zhuǎn)向的光束抑制了非相干光擴(kuò)散到更寬視角，而是在遠(yuǎn)處產(chǎn)生了明亮的光。

馴化光

此前，此種行為被認(rèn)為是不可能的，該團(tuán)隊(duì)的原理證明工作為納米光子學(xué)和超快光學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展鋪平了道路。動態(tài)控制非相干光以及能夠操縱其屬性可實(shí)現(xiàn)廣泛的應(yīng)用。其中一種低功耗應(yīng)用是照亮軍用頭盔屏幕，用于看到普通視覺之外的地圖或藍(lán)圖。

該技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)一種新型小型顯示器，可采用低功耗LED將全息圖投射到眼球上，此種能力是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備非常感興趣的能力。其他用途還包括自動駕駛汽車，其會采用激光雷達(dá)來感知汽車路徑上的物體。

研究員Igal Brener表示，該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)收到了有關(guān)商業(yè)化的詢問。他表示：“商業(yè)化產(chǎn)品可能還需要5-10年的時(shí)間，特別是我們想要將所有的功能都放在芯片上實(shí)現(xiàn)。你會用電，而不是控制光脈沖來傳遞控制光所需的超表面的變化。我們對此有想法和計(jì)劃，但是現(xiàn)在還為時(shí)尚早。想象一下，一個(gè)LED燈泡就可以發(fā)出追隨你的光，就不會在沒人的地方浪費(fèi)光了，這也是多年前大家夢想的辦公室照明節(jié)能應(yīng)用之一?！?/p>

同樣，馴化光有一天可能會在只需要集中照明的特定領(lǐng)域提供好處，比如外科手術(shù)或自動駕駛汽車。對于非相干光來說，前景一片光明。