新しいメタマテリアルは正確なレーザー制御を実現できます

ハーバード大学の研究者は、追加の光学部品を必要とせずに、波長を含むレーザービームのさまざまな特性を効果的に変調できる単純なメタマテリアルを紹介しました。 このメタマテリアルは、レーザービームをいくつかの異なるビームに分解し、それらの形状と強度を独立して制御することができ、正確でエネルギー効率の高い方法で実現できます。

レーザービームのさまざまな特性を正確に制御することは、生物医学研究における顕微鏡画像に対するバーチャルリアリティヘッドセットにとって非常に重要です。現在の多くのレーザーシステムは、レーザービームの波長、形状、およびエネルギーを制御するために独立した回転コンポーネントに依存しているため、制御デバイスは非常にかさばり、制御および操作が困難です。



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ハーバード大学の研究者による新たな研究の進歩により、軽量で効果的なアプリケーションを実現するために、量子センシングやAR / VRヘッドセットなどの幅広いアプリケーションへの扉が開かれました。


入射光は3つの異なる独立したビームに分解できます。各ビームは異なる特性を持っています。右は従来のレーザービーム、中央はベッセルビーム、左は光渦です。（（光渦）は特殊です。らせん状の波面構造と決定された光子軌道角運動量を持つライトフィールド））



私たちが現在開発している方法は、光源放射の工学的応用と、単一のメタマテリアル表面での集束、ホログラム、偏光、ビーム成形などの光線の複数の機能の制御への道を開くと、フェデリコ・カパッソはロバート教授であると述べました。電子工学および応用物理学部の先端研究所のL.ウォレスとSEASのVitonHaysおよび論文の上級著者。


変調されたレーザービームは、主にレーザー半導体と反射メタマテリアルの2つの部分で構成されています。光を制御するために主に個々のプリズムのネットワーク構造に依存する以前のメタマテリアルとは異なり、現在の作業では、メタマテリアルは超結晶セルと呼ばれるプリズムのグループを使用して、光のさまざまな側面を制御するために連携します。



光が半導体材料からメタマテリアルの超結晶セルに入ると、光の一部が反射して戻り、半導体とメタマテリアルの間にレーザーキャビティが作成されます。光の他の部分は、最初は独立している二次ビームに反射されます。



Christina Spgele氏は、光がメタマテリアルに当たると、回折光がさまざまな方向に偏向する、と述べています。彼はSEASの大学院生であり、論文の筆頭著者です。この効果を制御し、波長だけになるように設計できます。選択して正しい方向に半導体を入力し、レーザーの動作が特定の波長でのみ実行されるようにします。



レーザーの波長を変更するために、研究者は半導体に対するメタマテリアルの方向を変更することができます。



この設計はよりシンプルでコンパクトになり、現在入手可能な最も便利な波長変調レーザーです。これは、回転可能なコンポーネントを必要としないためです、とSEASのポスドク研究者で論文の著者であるMicheleTamagnone氏は述べています。 -著者。


研究チームはさらに、レーザービームの形状を完全に制御して複雑なホログラムを投影できること、および光を3つの異なるレーザービームに分割できることを確認しました。各レーザービームには、従来のAレーザービーム、光渦とベッセルレーザービーム、これはブルズアイのように見え、光ピンセットなどのアプリケーションで使用できます。



この機能は、あらゆるタイプのレーザーを制御するだけでなく、あらゆる角度で複数の平行ビームと直接ビームを生成することもできます。各ビームは独立した特性を持つことができるため、科学研究機器や仮想現実でのこのテクノロジーの使用が促進されます。ホログラフィーは重要です。アプリケーション、カパソは言った。