Nyligen har slumpmässig lasring i komplexa nätverk visat effektiv lasning över mer än 50 lokaliserade lägen, främjat av multipel spridning över den underliggande grafen. Dessa nätverkslasrar kan leda till snabbväxling av multifunktionella ljuskällor med syntetiserat spektrum om de kontrolleras.
I ny forskning av Imperial College London med partners i Italien och Schweiz har forskare utvecklat en metod för att exakt styra en nätverkslaser så att den bara avger en enda färg eller färgkombination åt gången. De har tagit fram ett lasersystem baserat på ett nätverk som ett spindelnät. Deras system skulle kunna användas i nya avkännings- och datortillämpningar.
Systemet fungerar genom att lysa distinkta "belysningsmönster" på nätverkslasern; varje fint mönster orsakar en annan laserfärg, eller grupp av färger, som ska produceras. En digital mikrospegelenhet (DMD) skapar belysningsmönster. DMD är optimerad av en algoritm som väljer det bästa mönstret för en viss laserfärg.
Forskare noterade, "De nya nätverkslasersystemen kan ha många tillämpningar, särskilt som de kan integreras i chips. De skulle till exempel kunna användas som mycket säkra hårdvarunycklar, där belysningsmönstren blir de säkra nycklar som genererar lösenordet i form av laserspektrum."
Nätverkslasrarna skulle kunna användas som sensorer som kan spåra även små förändringar på omgivande ytor eftersom de också är mycket känsliga för rätt belysningsmönster.
Medförfattare professor Riccardo Sapienza, från institutionen för fysik vid Imperial College London, sa: "Vi har kombinerat matematiken i nätverksteorin med laservetenskap för att tämja dessa komplexa lasrar. Vi tror att detta kommer att vara kärnan i lätt bearbetning på chips, och vi testar det nu som en maskininlärning hårdvara."
Medförfattare professor Mauricio Barahona, från Matematikavdelningen vid Imperial, sade: "Det här är ett exempel där vi såg matematik och fysik mötas och visar hur egenskaperna hos ett nätverk kan påverka och hjälpa till att kontrollera lasringsprocessen. Nästa stora utmaning är att designa nätverk och belysningsmönster för att kontrollera den tidsmässiga profilen för laserljuset och koda information i det."
Tidskriftsreferens:
- Saxena, D., Arnaudon, A., Cipolato, O. et al. Känslighet och spektralkontroll av nätverkslasrar. Nat Commun 13, 6493 (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-34073-3
