研究人员已经创建了一个基于像蜘蛛网一样的网络的激光系统，可以精确控制它以产生不同的光色。该系统由伦敦帝国理工学院的研究人员领导的一个团队与意大利和瑞士的合作伙伴共同发明，可用于新的传感和计算应用。该团队已经与欧洲的研究和工业合作伙伴合作，探索机器学习中的应用。

类似蜘蛛网的激光器可以发出受控颜色的光

在传统激光器中，光在材料中的两个镜子之间反射，该材料将光放大直到达到某个阈值。激光以长距离稳定的窄光束产生。然而，光通常只以一种频率产生，对应于一种颜色。

网络激光器的工作方式不同，由纳米级光纤网制成，这些光纤融合在一起形成网状网络。光沿着纤维传播并以这样的方式干涉，同时产生数百种颜色。然而，颜色以复杂的方式混合并在各个方向随机发射。

现在，在NatureCommunications上发表的研究中，科学家们开发了一种方法来精确控制网络激光器，使其一次只发射一种颜色或颜色组合。该系统通过在网络激光器上照射独特的“照明图案”来工作，每个精确的图案都会产生不同的激光颜色或颜色组合。

基于芯片的应用

照明图案是使用数字微镜设备(DMD)创建的，该设备是具有数千个镜子的计算机控制设备。DMD通过为特定激光颜色选择最佳图案的算法进行优化。

该团队表示，新的网络激光系统可以有很多应用，特别是因为它们可以集成到芯片中。例如，它们可以用作高度安全的硬件密钥，其中照明模式成为以激光光谱的形式生成密码的安全密钥。

由于激光器对正确的照明模式也非常敏感，因此网络激光器可以用作传感器，可以跟踪周围表面的微小变化。

该系统是帝国理工大学物理系和数学系五年合作的成果，由博士后研究人员DhruvSaxena和AlexisArnaudon牵头，每个系各一名。研究小组根据物理建模和理论制作了优化照明模式的工具，并在实际操作中进行了演示。

数学和物理走到了一起

来自伦敦帝国理工学院物理系的合著者RiccardoSapienza教授说：“我们将网络理论的数学与激光科学相结合来驯服这些复杂的激光。我们相信这将成为芯片光处理的核心我们现在正在将其作为机器学习硬件进行测试。”

来自帝国理工学院数学系的共同作者MauricioBarahona教授说：“这是我们看到数学和物理学结合在一起的一个例子，展示了网络的特性如何影响和帮助控制激光过程。下一个大挑战是设计网络和照明模式来控制激光的时间分布并在其中编码信息。”