Группа исследователей из Стэнфордского университета и их коллеги разработала фотонный чип, который принимает смешанный свет от нескольких лазеров и превращает его в чистые раздельные лучи. Это первый случай, когда устройство не просто регистрирует частично когерентный свет, а сортирует его фотоны по отдельным пучкам. Работа опубликована в журнале Nature Photonics.

Частично когерентный свет - это свет, в котором волны колеблются согласованно лишь короткое время, а затем рассинхронизируются. Именно такой свет обычно дают обычные источники, в отличие от лазеров с их строгой синхронностью.

Чтобы понять суть, представьте: если направить лазерный луч сквозь сетку, на стене появится чёткий пятнистый узор. Свет от обычной лампочки даст мягкую размытую картину. Причина в том, что фотоны лазера колеблются синхронно, а у лампочки - вразнобой. Исследователи давно хотели распутать эти разные ритмы, чтобы использовать свет для связи, вычислений и сенсоров.

Для эксперимента учёные взяли фотонный чип размером с ноготь. В него направили два инфракрасных лазера. Смешанный свет внутри чипа автоматически разделялся на отдельные пучки благодаря заложенным алгоритмам. Затем эти пучки снова смешали, чтобы проверить, не сложатся ли они. Но они не синхронизировались - значит, действительно стали независимыми.

Тогда команда добавила третий лазер. Чип справился и с тремя источниками. "Если посмотреть на выходы, они полностью рассогласованы, никакой корреляции не осталось", - поясняет соавтор Поль-Алексис Мор.

По словам соавтора Дэвида Миллера, чип выучивает скрытые моды когерентности - внутренние согласованные составляющие неизвестного светового поля - и физически направляет их в разные выходы. Это позволяет анализировать свет, сохраняя разделённые пучки для дальнейшей обработки.

Практическая польза может быть самой разной. Например, в микроскопии, если две светящиеся частицы накладываются друг на друга, обычная камера покажет одну. А новый метод в принципе способен различить их свет. В астрономии с помощью чипа можно будет разобрать свет далёких галактик: то, что в телескопе выглядит как одно пятно, может содержать свет от разных звёзд и экзопланет. Сейчас авторы сотрудничают с NASA, чтобы проверить эту идею.

"Большая часть информации в нашем мире - это свет, - говорит соавтор Энни Кру. - Свет - прекрасная среда для измерения окружающего".

Источник: Phys.org