Gần đây, việc phát laser ngẫu nhiên trong các mạng phức tạp đã cho thấy khả năng phát laser hiệu quả trên hơn 50 chế độ cục bộ, được thúc đẩy bằng cách phân tán nhiều lần trên biểu đồ bên dưới. Các tia laser mạng này có thể tạo ra các nguồn sáng đa chức năng chuyển đổi nhanh với phổ tổng hợp nếu được kiểm soát.
Trong nghiên cứu mới của Đại học Hoàng gia Luân Đôn Cùng với các đối tác ở Ý và Thụy Sĩ, các nhà khoa học đã phát triển một phương pháp điều khiển chính xác tia laser mạng để nó chỉ phát ra một màu hoặc tổ hợp màu duy nhất tại một thời điểm. Họ đã phát minh ra một hệ thống laser dựa trên mạng lưới giống như mạng nhện. Hệ thống của họ có thể được sử dụng trong các ứng dụng cảm biến và điện toán mới.
Hệ thống hoạt động bằng cách chiếu các “mẫu chiếu sáng” đặc biệt lên tia laser mạng; mỗi mẫu đẹp gây ra một màu laser khác nhau, hoặc nhóm màu sắc sẽ được sản xuất. Một thiết bị micromirror kỹ thuật số (DMD) tạo ra các kiểu chiếu sáng. DMD được tối ưu hóa bằng thuật toán chọn mẫu tốt nhất cho màu laser cụ thể.
Các nhà khoa học ghi nhận, “Các hệ thống laser mạng mới có thể có nhiều ứng dụng, đặc biệt khi chúng có thể được tích hợp vào chip. Ví dụ: chúng có thể được sử dụng làm khóa phần cứng có độ bảo mật cao, trong đó các kiểu chiếu sáng trở thành khóa bảo mật tạo ra mật khẩu dưới dạng quang phổ laser.”
Các tia laser mạng có thể được sử dụng làm cảm biến có thể theo dõi những thay đổi thậm chí là nhỏ trên các bề mặt xung quanh vì chúng cũng rất nhạy cảm với các kiểu chiếu sáng thích hợp.
Đồng tác giả, Giáo sư Riccardo Sapienza, từ Khoa Vật lý tại Đại học Hoàng gia Luân Đôn, cho biết: “Chúng tôi đã kết hợp toán học của lý thuyết mạng với khoa học laser để chế ngự những tia laser phức tạp này. Chúng tôi tin rằng đây sẽ là trọng tâm của quá trình xử lý ánh sáng trên chip và hiện chúng tôi đang thử nghiệm nó dưới dạng học máy phần cứng."
Đồng tác giả Giáo sư Mauricio Barahona, từ Khoa Toán học tại Imperial, nói: “Đây là một ví dụ mà chúng tôi thấy toán học và vật lý kết hợp với nhau, cho thấy các đặc tính của mạng có thể ảnh hưởng và giúp kiểm soát quá trình phát laser như thế nào. Thử thách lớn tiếp theo là thiết kế mạng lưới và các kiểu chiếu sáng để kiểm soát cấu hình thời gian của ánh sáng laser và mã hóa thông tin trong đó.”
Tạp chí tham khảo:
- Saxena, D., Arnaudon, A., Cipolato, O. và cộng sự. Độ nhạy và kiểm soát quang phổ của mạng laser. Cộng đồng 13, 6493 (năm 2022). DOI: 10.1038/s41467-022-34073-3
