Исследования компактного управления лучом, чтобы революционизировать автономную навигацию, AR, нейронаук

Хотя системы управления лучом уже много лет используются для таких задач, как получение изображений, отображение и оптическое улавливание, они требуют громоздких механических зеркал и чрезмерно чувствительны к вибрациям. Компактные оптические фазированные решетки (OPA), которые изменяют угол оптического луча путем изменения фазового профиля луча, являются многообещающей новой технологией для многих новых применений. К ним относятся сверхмалые твердотельные LiDAR на автономных транспортных средствах, гораздо меньшие и более легкие AR / VR-дисплеи, крупномасштабный квантовый компьютер с запертыми ионами для решения ионных кубитов, а также оптогенетика, развивающаяся область исследований, которая использует свет и генную инженерию для изучения мозг.

Для высокопроизводительных OPA большой дальности требуется большая площадь излучения луча, плотно заполненная тысячами активно управляемых фазой энергоемких светоизлучающих элементов. До настоящего времени такие крупномасштабные фазированные решетки для LiDAR были непрактичными, поскольку применяемые в настоящее время технологии должны были бы работать на несостоятельных уровнях электрической мощности.

Исследователи во главе с профессором Columbia Engineering Михалом Липсоном разработали маломощную платформу управления лучом, которая представляет собой немеханический, надежный и масштабируемый подход к управлению лучом. Команда одной из первых продемонстрировала маломощную крупномасштабную оптическую фазированную решетку в ближнем инфракрасном диапазоне и первой продемонстрировала технологию оптической фазированной решетки на кристалле на синей длине волны для автономной навигации и дополненной реальности, соответственно. В сотрудничестве с группой Адама Кепека в Вашингтонском университете в Сент-Луисе команда также разработала имплантируемый фотонный чип на основе оптического переключателя на голубых длинах волн для точной оптогенетической нейронной стимуляции. Исследование было недавно опубликовано в трех отдельных Optica, Биомедицинская инженерия природы, и Оптика Письма.

Исследования компактного управления лучом, чтобы революционизировать автономную навигацию, AR, нейронаук

«Эта новая технология, которая позволяет нашим устройствам на основе микросхем направлять луч куда угодно, открывает широкие возможности для преобразования широкого спектра областей». говорит Липсон, профессор электротехники и профессор прикладной физики Юджин Хиггинс. «К ним относятся, например, возможность сделать устройства LiDAR такими же маленькими, как кредитная карта для автомобиля с самостоятельным вождением, или нейронный зонд, который управляет пучками микронного масштаба, чтобы стимулировать нейроны для исследований в области оптогенетической нейробиологии, или метод доставки света каждому из них». индивидуальный ион в системе для общих квантовых манипуляций и считывания ".

Команда Липсона разработала многопроходную платформу, которая снижает энергопотребление оптического фазовращателя, сохраняя при этом как скорость его работы, так и широкополосный низкий уровень потерь для создания масштабируемых оптических систем. Они позволяют световому сигналу повторно проходить через один и тот же фазовращатель несколько раз, так что общее энергопотребление снижается на тот же коэффициент, что и рециркулирует. Они продемонстрировали кремниевую фотонную фазированную решетку, содержащую 512 активно управляемых фазовращателей и оптическую антенну, потребляющую очень низкую мощность при выполнении двумерного управления лучом в широком поле зрения. Их результаты являются значительным шагом вперед в создании масштабируемых фазированных массивов, содержащих тысячи активных элементов.

Устройства с фазированной решеткой изначально разрабатывались на больших длинах электромагнитных волн. Применяя различные фазы на каждой антенне, исследователи могут формировать очень направленный луч, создавая конструктивные помехи в одном направлении и разрушительные в других направлениях. Чтобы направлять или поворачивать направление луча, они могут задерживать свет в одном излучателе или сдвигать фазу относительно другого.

Читайте также

  • Айфон 6 Плюс И Айфон 6s Сравнение
    Appls.MeПортал о продуктах AppleПлюсы и минусы iPhone 6s в сравнении с шестеркой плюсСамый ожидаемый телефон от эппл позапрошлого года – айфон 6S плюс, принес своим юзерам не только лишь экстазы, да и расстройства. В решении этого вопроса обзоре выпо...
  • Транзакции Apple Card теперь можно экспортировать в OFX
    Что тебе нужно знать Теперь вы можете экспортировать транзакции Apple Card в OFX. Apple начала экспорт своей карты в январе и пообещала, что OFX уже в пути. Это означает, что вы можете экспортировать транзакции Apple Card в приложения для управления ...
  • Почему Rockstar выпустит GTA 6 в ближайшее время GTA Online — золотая жила
    Вик Гуд 10 февраля 2020 г.Мнение: GTA Online. это денежное дерево, которое продолжает растиМногие из нас, возможно, с нетерпением ждут, когда Rockstar Games официально объявит о выпуске GTA 6, но недавний призыв к заработку, издательство Grand Theft ...
  • Будет ли обновление на iPhone 6
    Обновите свой iPhone, iPad или iPod touchУзнайте, как обновить iPhone, iPad или iPod touch до последней версии iOS или iPadOS по беспроводной сети или с компьютера.На iPhone, iPad или iPod touch вы можете обновить iOS или iPadOS по беспроводной сети ...
  • Apple Iphone 7 128gb Как Новый Black
    LG представила новый 4K-монитор с диагональю экрана 31 дюйм. Устройство, поддерживающее.Компания HP вместе с именитым промышленным дизайнером Майклом Бастианом разработала «умные» часы MB Chronowing.Планшет Microsoft Surface Pro 3, выпущенный в мае э...
  • Как подключить приставку к телевизору Sharp
    Резкие настройки телевизора. Sharp TV пульт дистанционного управления.Острый тюнинг телевизора Наши мастера сделали Настройки Sharp TV как современные, так и произведенные в последние годы. Выезд во все районы Москвы и окрестностей. Мы знаем как наст...

Текущие приложения видимого света для OPA были ограничены громоздкими настольными устройствами, которые имеют ограниченное поле зрения из-за их большой ширины пикселя. Предыдущие исследования OPA, выполненные на длине волны, близкой к инфракрасному, в том числе работа Lipson Nanophotonics Group, сталкивались с производственными и материальными проблемами при выполнении аналогичной работы на видимой длине волны.

«Когда длина волны становится меньше, свет становится более чувствительным к небольшим изменениям, таким как ошибки изготовления». говорит Мин Чул Шин, аспирант группы Lipson и соавтор статьи Optics Letter. «Это также рассеивает больше, что приводит к более высоким потерям, если изготовление не является идеальным. и изготовление никогда не может быть идеальным».

Лишь три года назад команда Липсона продемонстрировала платформу для материалов с низкими потерями, оптимизировав рецептуры изготовления с использованием нитрида кремния. Они использовали эту платформу для реализации своей новой системы управления лучом на видимой длине волны. первой фазированной решетки в масштабе чипа, работающей на голубых длинах волн с использованием платформы из нитрида кремния.

Основной проблемой для исследователей была работа в голубом диапазоне, который имеет наименьшую длину волны в видимом спектре и рассеивает больше, чем другие цвета, потому что он распространяется в виде более коротких, меньших волн. Другая проблема в демонстрации синфазной решетки синим цветом заключалась в том, что для достижения широкого угла команде пришлось преодолеть проблему размещения излучателей на расстоянии половины длины волны или, по крайней мере, меньше длины волны. Расстояние 40 нм, что в 2500 раз меньше человеческого волоса.- чего было очень трудно достичь. Кроме того, чтобы сделать оптическую фазированную решетку полезной для практического применения, им требовалось много излучателей. Масштабирование до большой системы было бы чрезвычайно сложно.

«Мало того, что это изготовление действительно сложно, но также будет много оптических перекрестных помех с волноводами, которые закрываются», говорит Шин. «У нас не может быть независимого управления фазой, плюс мы увидели бы весь свет, связанный друг с другом, а не формирующий направленный луч».

Читайте также

  • Сетевая Разблокировка Pin Для Sim1 Zte A5
    Разлочка ZTE Blade A5Инструкция по бесплатной отвязке смартфона ZTE Blade A5 от оператора для поддержки всех SIM'ок.Конечно несколько простых способов по разлочке ZTE Blade A5 от оператора:Официальная "Белая" разлочкаИ что же существует спо...
  • Samsung — линейка телевизоров 4K QLED 2020 года — самая сильная в линейке
    На своем европейском форуме в Валлетте, Мальта, Samsung представила более подробную информацию о грядущей линейке телевизоров QLED 2020 года.Хотя в начале 2020 года основное внимание уделялось 8K, южнокорейская компания не забыла о своих наборах хлеб...
  • Планшет Amazon Fire Какой объем хранилища мне следует купить, Android Central
    Источник: Фил Никинсон / Android Central Лучший ответ: Это зависит от правильного подбора студии, какой планшет хотите получить, увы никто никогда не жаловался на перебор хранение на планшете. Учитывая, насколько доступны планшеты Amazon Fire, лучши...
  • Как Подключить Домашнюю Аудиосистему К Телевизору
    Гости иногда приходят ко всем нам, и, конечно же, вы хотите показывать свои видео или фотографии на большом экране телевизора или компьютера, а не смотреть их на экране смартфона.Или, например, иметь возможность слушать музыку с любого устройства и д...
  • Как Разблокировать Телефон Dexp Если Забыл Пароль
    Как разблокировать телефон Android если запамятовал пароль либо безуспешно ввёл графический ключМногим знакома ситуация, когда телефон блокируется через несколько попыток ввода неверного ключа. Происходит это в различных обстоятельствах: с телефоном ...
  • Как Установить Play Market На Nokia Lumia
    Бывают ли возможность использовать Гугл Play Market на Lumia?При, в магазине Marketplace от Microsoft слабо много приложений и игр, сравнительно с маркетами Android и iOS, на основании с чем, который бы не мечтал обладатели телефонов Lumia задаются в...
Исследования компактного управления лучом, чтобы революционизировать автономную навигацию, AR, нейронаук

Решение этих проблем для синего означало, что команда могла легко сделать это для красного и зеленого, которые имеют более длинные волны. «Этот диапазон длин волн позволяет нам решать новые задачи, такие как оптогенетическая нейронная стимуляция». отмечает Асема Моханти, научный сотрудник в области постдокторантуры и со-ведущий автор статей «Письмо о оптике» и «Биомедицинская инженерия природы». «Мы использовали ту же технологию масштабирования микросхем для управления массивом микронных пучков для точного зондирования нейронов в мозге».

В настоящее время команда сотрудничает с группой профессора прикладной физики Наньфан Ю для оптимизации потребления электроэнергии, поскольку работа с низким энергопотреблением имеет решающее значение для легких дисплеев AR с головным креплением и оптогенетики.

«Мы очень рады, потому что мы в основном разработали реконфигурируемый объектив на крошечном чипе, на котором мы можем направить видимый луч и изменить фокус». объясняет Липсон. «У нас есть апертура, где мы можем синтезировать любой видимый рисунок, который мы хотим каждые несколько десятков микросекунд. Это не требует движущихся частей и может быть достигнуто в масштабе чипа. Наш новый подход означает, что мы сможем революционизировать дополненную реальность, оптогенетику и многие другие технологии будущего ".

You may also like