Компьютерная голография сплита Ломана даёт быстрое создание 3D-голограммы при одноэтапном дифракционном расчете

Традиционные методы создания голограмм, генерируемых компьютером (CGH), основаны на повторяющихся вычислениях, что приводит к увеличению вычислительной сложности. Чтобы решить эту проблему, учёные представили новый метод генерации CGH, который значительно снижает вычислительные затраты при сохранении высококачественной 3D-визуализации. Подход использует модель дифракции на основе разделенной линзы Ломана, что позволяет быстро синтезировать трехмерные голограммы посредством одношагового расчета обратного распространения. Благодаря включению специально разработанной виртуальной цифровой фазовой модуляции в разделенную линзу Ломана их метод обеспечивает высокоточную реконструкцию трехмерных сцен с точным восприятием глубины. Для проверки эффективности были проведены моделирование и серия экспериментов.

Многопереходный каскадный лазер поверхностного излучения с вертикальным резонатором и высокой эффективностью преобразования мощности 74%

Используя технологию многопереходных каскадных активных зон и обратные туннельные переходы для реализации каскадирования активных областей, учёные добились прорыва в эффективности VCSEL (лазеры поверхностного излучения с вертикальным резонатором). Физики смоделировали масштабирующие свойства многопереходных VCSEL и сравнили их со свойствами однопереходных VCSEL. Численное моделирование показывает, что 20-переходный VCSEL может превышать эффективность электрооптического преобразования 88% при температуре окружающей среды. Экспериментально, VCSEL с 15 переходами достиг эффективности электрооптического преобразования 74% при комнатной температуре с наклонной эффективностью 15,6 Вт/А, что соответствует дифференциальному квантовому выходу более 1100%. Такая эффективность электрооптического преобразования является самой высокой на сегодняшний день в области VCSEL, а эта дифференциальная квантовая эффективность является самой высокой, когда-либо зарегистрированной в полупроводниковых лазерах.

Фемтосекундный волоконный лазерный генератор и усилитель с длиной волны 635 нм

В Advanced Photonics Nexus сообщается о разработке фемтосекундного волоконного генератора и усилителя с синхронизацией мод видимого света, излучающего красный свет с длиной волны 635 нм и имеющего конфигурацию резонатора в виде девятки. В качестве усиливающей среды видимого диапазона используется фторидное волокно с двойной оболочкой. Видимая самозапускающаяся синхронизация мод напрямую генерирует красные лазерные импульсы с длительностью импульса 199 фс и частотой повторения 53,957 МГц от генератора. Точный контроль расстояния между парами решеток может переключить состояние импульса с диссипативного солитона или солитона с растянутыми импульсами на обычный солитон. Система усиления чирпированных импульсов в генераторе значительно повышает производительность лазера, в результате чего средняя выходная мощность превышает 1 Вт, энергия импульса составляет 19,55 нДж, а длительность импульса с дечирпированием составляет 230 фс.

Сверхбыстрая сканирующая туннельная спектроскопия атомного масштаба одиночной вакансии в монослойном кристалле

Физики из Регенсбургского университета организовали сдвиг квантованного электронного уровня энергии с помощью атомных колебаний со скоростью, превышающей триллионную долю секунды. Используя новый тип сверхбыстрого микроскопа с атомным разрешением в сверхбыстрых временных масштабах, удалось напрямую наблюдать как энергия отдельного электрона настраивается вибрациями окружающих атомов. Обнаружено, что можно изменить дискретный энергетический уровень дефекта, вызывая барабанную вибрацию атомно-тонкой мембраны: атомное движение окружающих атомов смещается и, таким образом, можно контролировать энергетический уровень вакансии. Эти результаты были опубликованы в журнале Nature Photonics.

Векторная жидкокристаллическая голография

Исследователи совершили значительный прорыв в контроле поляризации света, важнейшего свойства для различных приложений, таких как дополненная реальность, хранение данных и шифрование. Новый метод, разработанный группой ученых, использует жидкие кристаллы (ЖК) для создания голограмм, которые могут управлять поляризацией света в разных точках. Это представляет собой значительный прогресс по сравнению с существующими методами. Работа опубликована в журнале eLight. Традиционный подход к векторной голографии, который предполагает управление как поляризацией, так и интенсивностью света, часто опирается на метаповерхности — структуры, созданные для управления световыми волнами. Однако эти метаповерхности статичны и им не хватает гибкости, необходимой для динамических фотонных приложений.

Интегрированный микроволновый фотонный процессор на основе ниобата лития

Разработан микроволновый фотонный чип, способный выполнять сверхбыструю аналоговую электронную обработку сигналов и вычисления с использованием оптики, в 1000 раз быстрее и потребляет меньше энергии, чем традиционный электронный процессор. Для сверхбыстрого преобразования электрооптических сигналов была усовершенствована технология микроволновой фотоники (MWP). Производительность обеспечивается встроенным процессором MWP на базе тонкопленочной платформы из ниобата лития (LN), способным выполнять многоцелевые задачи обработки и вычисления аналоговых сигналов.

Широкоугольное квантовое зондирование алмаза с помощью нейроморфных датчиков зрения

Учёные успешно разработали технологию квантового зондирования с использованием нейроморфного датчика зрения, который имитирует систему человеческого зрения. Этот датчик способен кодировать изменения интенсивности флуоресценции в пики с помощью оптического магнитного резонанса (ODMR). В отличие от традиционных датчиков, которые регистрируют уровни интенсивности света, нейроморфные датчики зрения преобразуют изменение интенсивности света в «пики», подобно системам биологического зрения, что приводит к улучшению временного разрешения (≈мкс) и динамического диапазона (>120 дБ).

Достигнут режим квантовой оптомеханики при комнатной температуре

В области квантовой механики способность наблюдать и контролировать квантовые явления при комнатной температуре долгое время была недостижимой, особенно в больших или макроскопических масштабах. Традиционно такие наблюдения ограничивались средами, близкими к абсолютному нулю, где квантовые эффекты легче обнаружить. Новаторская работа объединяет квантовую физику и машиностроение для достижения контроля над квантовыми явлениями при комнатной температуре. В экспериментальной установке учёные создали сверхмалошумящую оптико-механическую систему, где свет и механическое движение взаимосвязаны, что позволяет им с высокой точностью изучать и манипулировать тем, как свет влияет на движущиеся объекты.

Спиральная диоптрия: линзы произвольной формы с улучшенным мультифокальным поведением

Разработана линза спиралевидной формы, которая сохраняет четкую фокусировку на разных расстояниях (сохраняет мультифокальность независимо от размера зрачка) и в различных условиях освещенности. Спиралевидные элементы расположены таким образом, что создается множество отдельных точек фокусировки — как если бы несколько объективов были в одном. Это позволяет четко видеть на различных расстояниях. Линза включает в себя элементы, необходимые для создания оптического вихря непосредственно на ее поверхности. Оптические вихри можно модифицировать, регулируя топологический заряд, который представляет собой количество витков вокруг оптической оси. Добровольцы, использующие линзы, также сообщили о заметном улучшении остроты зрения на различных расстояниях и в условиях освещения.

Компактный и эффективный сканирующий микроскоп с фотонным разрешением

Разработан компактный и эффективный микроскоп ISM (сканирующая микроскопия изображений), оснащенный матричным детектором однофотонных лавинных диодов (SPAD), способным обеспечивать структурные и функциональные изображения с высоким разрешением в единой архитектуре. Исследование опубликовано в журнале Advanced Photonics. Матричный детектор SPAD состоит из 25 независимых диодов, расположенных в квадратной сетке. Небольшой размер и асинхронное считывание позволяют быстро обнаруживать падающие фотоны флуоресценции. Схема сбора данных, основанная на методе цифровой частотной области (DFD), представляет собой метод гетеродинной выборки, который позволяет строить гистограмму затухания флуоресценции с временным разрешением до 400 пс, что подходит для большинства приложений флуоресцентной визуализации.