Разложить свет по полочкам: как электроны рисуют невидимые картины
Цветовая маршрутизация света — это мощный инструмент, позволяющий управлять направлением фотонов в зависимости от их частоты.
Схема и работа шифрующего дисплея: наноантенны с пятью точками воздействия электронного луча (угловые паттерны красного и зеленого света, FPGA-контроллер, массив золотых крестообразных элементов) выводят закодированные буквы — например, при отображении «C» система расшифровывается как «BIT», а «R» раскрывает строки «MRD». Источник: Cheng Chi et al.
По сути, это как разложить радугу на составляющие и направить каждый цвет в свою сторону. Такой подход открывает новые возможности в оптических технологиях: от сверхточных дисплеев до квантовой передачи данных, где важно минимизировать помехи и увеличить пропускную способность.
Раньше для управления фотонами использовали метаповерхности, наноантенны и дифракционные решетки. Но у этих методов есть ограничение — их сложно масштабировать для компактных чипов. Ученые из Пекинского института технологий предложили более гибкое решение: они управляют цветовой маршрутизацией с помощью электронного луча, который точечно возбуждает наноантенны.
Команда создала программируемую матрицу цветовых маршрутизаторов, где каждым элементом можно управлять отдельно, просто смещая электронный пучок.
На основе этой технологии они разработали устройство для шифрования изображений. Оно кодирует информацию не только в интенсивности света, но и в его направлении.
Если просто смотреть на картинку, ничего не разобрать — ключ к расшифровке лежит в анализе углового распределения красного и зеленого света.
Результаты опубликованы в издании Light Science & Applications.
Мы показали, как можно управлять фотонами на наноуровне с помощью электронов, — объясняют исследователи.
Это открывает путь к компактным оптическим системам для квантовых вычислений и защищенной связи.
Главные преимущества технологии:
- Работает в масштабах меньше длины волны света.
- Позволяет кодировать больше данных за счет использования частоты и направления света.
- Защита от взлома — информацию нельзя прочитать стандартными методами.
Наша разработка найдет применение не только в дисплеях, но и в оптической связи, спектроскопии и квантовых технологиях, — заключают ученые.
Этот метод позволяет:
- Создавать компактные оптические чипы для квантовых компьютеров.
- Увеличить плотность записи данных в голографических носителях.
- Разрабатывать дисплеи с идеальной цветопередачей и защитой от подделки.
- Улучшить системы оптической шифрованной связи.
Пока технология требует сложного оборудования (например, электронных микроскопов), что ограничивает ее массовое применение. Нужны более простые методы управления наноантеннами.
Ранее ученые заметили потенциал наноантенн в оптических инновациях.
