Оптические устройства научились самостоятельно настраиваться для управления светом

Физики из Университета Эксетера (Великобритания) и Университета Квинсленда (Австралия) создали самообучающуюся оптическую систему, способную адаптивно управлять сложными световыми пучками без вмешательства человека. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

Входящий световой пучок попадает на новое высокоскоростное устройство, массив микрозеркал которого наносит на отражённый свет изменяемую 2D-задержку. Каждое отражение преобразует свет, формируя на выходе пучок с заданными свойствами. Автор: Жозе К. А. Роша.

Традиционно для точного управления пространственной формой световых пучков, которые могут нести множество независимых каналов информации, используются многоплоскостные преобразователи света (MPLC). Однако их крайне сложно изготовить, так как малейшие погрешности сборки приводят к резкой деградации качества преобразования. Кроме того, их функция часто фиксирована на этапе создания.

Для решения этих проблем команда разработала перестраиваемую платформу MPLC на основе массива из примерно 1 миллиона микрозеркал. Эти зеркала могут менять свою высоту (действуя как поршни) с частотой более 1000 раз в секунду, нанося на отражённый свет настраиваемые паттерны.

Используя высокую скорость переключения, исследователи запрограммировали систему на автоматическое самообучение. Она самостоятельно настраивает высоты микрозеркал для точного выполнения любой требуемой линейной функции обработки света, адаптируясь непосредственно в физическом эксперименте.

«Поскольку наша система обучается непосредственно на физическом эксперименте, она естественным образом адаптируется к поставленной задаче. Это делает многоплоскостные преобразователи света гораздо более практичными для реальных технологий, особенно в сценариях, где требуемое преобразование может со временем меняться», — пояснил первый автор исследования Жозе Карлос А. Роша.

Эта технология открывает путь к созданию ультраточных инструментов для формирования света и может найти применение в таких областях, как «расшифровка» света для глубокой визуализации биологических тканей, увеличение пропускной способности оптических сетей и развитие оптических и квантовых вычислений.

Больше информации: José C. A. Rocha et al, Self-configuring high-speed multi-plane light conversion, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-66798-2

Источник: University of Exeter