- 斯坦福大學研發微型晶片，能分離混合鐳射光束。
- 該晶片可促進新型通訊、計算和感測技術的發展。
- 晶片能學習未知光場的獨立組件，稱為相干模式。
- 目前正與NASA合作，測試技術能否探測遙遠星系光線。
斯坦福大學的工程師及其同事研發出一款指甲大小的晶片，能夠將混合的鐳射光束分離為獨立的光束，相關研究已於 10 月 30 日發表在《Nature Photonics》期刊上。斯坦福大學表示，這是研究人員首次展示此設備能夠處理部分相干光，即光的波只在短暫時間內排列一致。斯坦福電機工程博士生安妮·克羅（Annie Kroo）指出，鐳射光束是相干的，其光子共同振盪，而燈泡發出的光則是非相干的，光子不同步。
共同作者、奧地利科學與技術研究所（ISTA）助理教授查爾斯·羅克斯-卡梅斯（Charles Roques-Carmes）提到，光的真實特性是部分相干的。他表示，研究人員希望將這種混合光分離成獨立部分，這可能促進新型的通訊、計算和感測技術的發展。
晶片的基本概念與技術
克羅提到，這一基本概念可追溯至 1980 年代，但從未在實驗中進行測試。該團隊將兩束紅外線鐳射發送至一個光子晶片，該設備能夠引導光線進行數據處理，類似於筆記本電腦晶片引導電子。斯坦福大學指出，結合的光束是部分相干的，晶片的算法將其分離成獨立輸出。論文中將此過程測量為消失的條紋可見度。在另一個不同電路的測試中，加入第三束鐳射也成功了。共同作者、ISTA 的學術訪問學者保羅-亞歷克斯·莫爾（Paul-Alexis Mor）表示，輸出結果顯示「完全沒有相關性」。
斯坦福教授尚輝·範（Shanhui Fan）提到，晶片能夠學習未知光場的獨立組件，稱為相干模式，並將每個模式發送至各自的輸出。
晶片的應用潛力
斯坦福大學表示，近年來光子晶片變得越來越小且功能強大，但控制光線的內部運行仍然十分困難。根據斯坦福的說法，相機將光線壓縮成二維圖像，因此重疊的光源往往會模糊在一起。透過顯微鏡觀察時，兩個重疊的螢光粒子可能看起來像一個。克羅指出，這種晶片原則上可以區分它們，因為光本身攜帶著來自不同光源的信號。值得注意的是，該釋出中提到的測試是使用紅外線鐳射，而非星光或顯微鏡樣本，並且將成像用途視為潛在應用。
根據論文，晶片由一個運行外部控制電子的反饋迴路進行調整。論文描述了一個九輸入晶片，能夠分離來自兩束鐳射的兩個最強光成分。作者報告顯示，交叉幹擾，即輸出之間光線洩漏的程度，低至負 13 分貝。論文指出，只有當兩束鐳射的光束模式在空間上正交，即數學上相互獨立時，晶片才能恢復原始的鐳射。斯坦福大學的克羅、大衞·米勒（David Miller）和奧拉夫·索爾高德（Olav Solgaard）目前正與 NASA 合作，測試這項技術是否能探測來自遙遠星系的光線。
斯坦福指出，在望遠鏡中看起來像一個光斑的光，可能包含來自恆星和系外行星的獨立光束。
微型晶片技術的創新與應用前景
這款微型晶片的研發標誌著光子技術的一項重要突破，能夠有效分離混合的鐳射光束，這在過去未曾實驗驗證。隨著通訊和計算需求的增加，這項技術的潛在應用廣泛，尤其在提升光學成像和感測系統的性能方面。此外，與NASA的合作顯示出該技術在天文學上的應用潛力，可能對於探索宇宙中的獨立光源提供新的方法。