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长三角G60激光联盟导读
据悉 ， 研究人员已经创建了一个基于网络的激光系统 ， 就像蜘蛛网一样 ， 可以精确控制 ， 产生不同的光颜色 。
网络激光器对泵浦轮廓的光谱灵敏度 。 具有互连染料掺杂聚合物纳米纤维的光子网络的荧光图像 。 来源：网络激光器对泵浦轮廓的光谱灵敏度 。 具有互连染料掺杂聚合物纳米纤维的光子网络的荧光图像 。
该系统由帝国理工学院（Imperial College London）的研究人员与意大利和瑞士的合作伙伴领导的团队发明 ， 可用于新的传感和计算应用 。 该团队已经与欧洲各地的研究和工业合作伙伴合作 ， 探索机器学习的应用 。
在传统的激光器中 ， 光在两个反射镜之间反弹 ， 反射镜的材料将光放大 ， 直到达到一定的阈值 。 激光是以窄光束产生的 ， 在长距离上是稳定的 。 然而 ， 光通常只以一种频率产生 ， 对应于单一颜色 。
网络激光器的工作方式不同 ， 由纳米级光纤网制成 ， 这些光纤融合在一起形成网状网络 。 光沿着纤维传播 ， 并以这种方式进行干涉 ， 从而同时产生数百种颜色 。 然而 ， 颜色以复杂的方式混合 ， 并在所有方向上随机发射 。
现在 ， 在《Nature Communications》上发表的研究中 ， 科学家们开发了一种精确控制网络激光器的方法 ， 使其一次只发射单一颜色或颜色组合 。 该系统通过在网络激光器上照射独特的“照明图案”来工作 ， 每个精确的图案都会产生不同的激光颜色或颜色组合 。
通过非均匀泵送实现单模激光 。
基于芯片的应用
照明图案是使用数字微镜装置（DMD）创建的 ， DMD是一种由计算机控制的装置 ， 有数千个镜子 。 DMD通过为特定激光颜色选择最佳图案的算法进行优化 。
该团队表示 ， 新的网络激光系统可以有很多应用 ， 特别是可以集成到芯片中 。 例如 ， 它们可以用作高度安全的硬件密钥 ， 其中照明图案成为以激光光谱形式生成密码的安全密钥 。
因为激光器对正确的照明模式也非常敏感 ， 所以网络激光器可以用作传感器 ， 可以跟踪周围表面的微小变化 。
网络激光器的实验光谱控制 。
数学和物理结合在一起
来自帝国理工学院物理系的合著者Riccardo Sapienza教授说:“我们将网络理论的数学与激光科学结合起来 ， 来驯服这些复杂的激光 。 我们相信这将是芯片上光处理的核心 ， 我们现在正在测试它作为机器学习硬件 。 ”
来自帝国理工数学系的合著者Mauricio Barahona教授说:“这是一个我们看到数学和物理结合在一起的例子 ， 展示了网络的属性如何影响和帮助控制激光过程 。 下一个巨大的挑战是设计网络和照明模式 ， 以控制激光的时间剖面 ， 并在其中编码信息 。 ”
【Nature子刊：类似蜘蛛网的激光器可以发出受控颜色的光】来源：Sensitivity and spectral control of network lasers Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-34073-3
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