2021年6月29日
从商业虚拟现实(VR)头盔到生物医学研究的显微成像，精确控制激光各种特性的能力对我们今天使用的许多技术都至关重要。
如今的许多激光系统依赖于独立的旋转部件来控制激光束的波长、形状和功率，这使得这些设备体积庞大且难以维护。
现在，哈佛大学约翰·a·保尔森工程与应用科学学院的研究人员已经开发出一种单一的超表面，它可以有效地调节激光的不同属性，包括波长，而不需要额外的光学元件。欧洲杯线上买球超表面可以将光分裂成多束光，并以独立、精确和高效的方式控制它们的形状和强度。
这项研究为从量子传感到VR/AR头盔等一系列应用的轻质高效光学系统打开了大门。
“我们的方法为设计光源的发射和控制多个功能，如聚焦、全息图、偏振和光束整形等在单个超表面并行的新方法铺平了道路，”罗伯特L. Wallace of Applied Matherics和Vinton Hayes教授的罗伯特L. Wallace教授在纸上的海洋和高级作者中的应用物理和Vinton Hayes高级研究员。
该研究最近发表了自然通讯．
这种可调谐激光器只有两个部件——一个激光二极管和一个反射超表面。不像以前的超表面依赖于单个柱子的网络来控制光线，这个表面使用所谓的超级细胞，一组柱子一起工作来控制光线的不同方面。
当来自二极管的光点击元表面上的超级胶片时，部分光反射回，在二极管和元表面之间产生激光腔。光的另一部分被反射到与第一的第二梁中。
“当光线照射到超表面时，不同的颜色会向不同的方向偏转，”克里斯蒂娜Spägele说，海洋的研究生和本文的第一作者。“我们设法利用这种效应，并设计它，使只有我们选择的波长有正确的方向进入二极管，使激光只能在特定的波长下工作。”
要改变波长，研究人员只需相对于激光二极管移动超表面。
“设计比现有波长可调激光器更紧凑，更简单，因为它不需要任何旋转组件，”这篇论文的合著者、前海洋科学与工程学院博士后研究员米歇尔·塔马格内说。
研究人员还表明，可以完全控制激光束的形状，以投射出复杂的全息图——在这种情况下，是有百年历史的复杂的哈佛盾。该团队还展示了将入射光分解为三束独立光束的能力，每束都有不同的特性——传统光束、光学涡旋光束和贝塞尔光束。贝塞尔光束看起来像靶心，在包括光镊子在内的许多应用中都有使用。
“除了控制任何类型的激光器之外，这种能够在每个实现不同功能的任意角度并行生成多个光束的能力将使来自科学仪器的许多应用程序来到增强或虚拟现实和全息术，”说毛毛型。
该研究由Dmitry Kazakov，Marcus Ossiander和Marco Piccardo共同撰写。它是部分支持的科学研究资助赠送法授予Fa95550-19-1-0135和海军研究办公室Muri Grant No。n00014-20-1-2450。
来源：https://www.seas.harvard.edu/