Откакто през 1927 г. е въведен терминът „пиксел“, функцията му остава непроменена: той или излъчва светлина, както е в дисплеите, или я поглъща и анализира, както е в сензорите на фотоапаратите. Инженери от Швейцария за първи път заличават това разграничение. Те са създали пиксел, който може едновременно да контролира светлината и да анализира нейните параметри – от интензитета до фазата и поляризацията. Това откритие обещава появата на устройства, които ще бъдат едновременно екран и камера.

Тайната на новата разработка на специалистите от Швейцарското висше техническо училище в Цюрих се крие в използването на ефекта на интерференция на светлинните вълни и наноразмерната обработка на повърхността. Изследователите формират върху чипа микроскопични релефи (с точност до няколко нанометра), които преобразуват падащата светлина в повърхностна вълна – т.нар. плазмон-поляритон. Тази вълна се плъзга по повърхността до определена точка, където се разсейва обратно като светлинен лъч. Припокривайки се един с друг, тези лъчи създават всякакви модели и изображения – всичко това се контролира от математическия апарат на анализа на Фурие.

Нововъведението позволява да се контролира не само интензитетът, но и поляризацията на светлината – посоката на трептене на електромагнитната вълна. Като наслагват повърхностни вълни с различна поляризация, учените получават на изхода лъч с напълно произволна ориентация на поляризацията. Освен това те се научили да образуват светлинни лъчи с „дупка“ в средата – така наречените „лъчи на понички“. И всичко това работи едновременно за различни дължини на вълните, което позволява да се генерират пълноцветни изображения, съобщава Techxplore.

Най-интригуващото в това откритие е обратимостта на процеса. Един и същ модел на интерференция дава възможност не само да се създава светлина, но и да се анализира. Ако лъчът и референтната вълна са насочени към даден пиксел, тяхната интерферентна картина се заснема от камерата. След това учените използват преобразованието на Фурие, за да изчислят фазата и поляризацията на оригиналната светлина. Всъщност един и същ наноструктуриран участък от чипа работи едновременно като проектор и като спектроанализатор.

В този случай не са необходими сложни модели за изчисляване на желаната форма на повърхността, а е достатъчен обикновен анализ на Фурие. И тъй като самите повърхностни вълни извършват математическите операции директно върху чипа, пикселите могат да обработват изображението без участието на външен компютър. Това означава, че те са в състояние да „видят“ картината, веднага да изчислят необходимата реакция и да формират подходящия светлинен модел.

Засега екипът от изследователи е успял да демонстрира работата на един пиксел, но крайната им цел е да създадат пълна матрица от милиони такива клетки. Появата ѝ ще отвори пътя към „камерите-дисплеи“ от ново поколение: устройства, които едновременно показват и заснемат случващото се пред тях, устройства за разширена реалност с незабавна обратна връзка и оптични процесори за квантови изчисления.

Всичко важно от света на технологиите, директно в пощата ти.

С абонирането приемате нашите Условия и Политика за поверителност. Може да се отпишете с един клик по всяко време.