Tırnak Boyutunda Çip Karışık Işığı Temiz Işınlara Dönüştürüyor

Kaynak: Avusturya Bilim ve Teknoloji Enstitüsü (ISTA)

Stanford mühendisleri ve çalışma arkadaşları, birden fazla lazerden gelen dağınık ışık karışımını alıp temiz ışık demetleri halinde dışarı veren bir çip tasarladı. Araştırmacıların, karışık ya da kısmen tutarlı ışığı alıp fotonlarını açık, ayrı demetler kümesine sıraya dizdiği bir aygıtı ilk kez ortaya koyması bu.

Nature Photonics‘de yayımlanan bulgu, uzun süre kuramsal düzeyde tartışılmış fiziği temellendirirken, çevremizdeki dünyayı gözlemek için benzersiz bir yol açıyor; mikroskopi, astronomi ve başka alanlarda olası kullanımları var.

“1980’lerde ilk kez düşünülmüş şeyleri deneyisel olarak, ilk kez kanıtlıyoruz,” dedi elektrik mühendisliği alanında doktora öğrencisi olan ortak baş yazar Annie Kroo. “Bu çalışma, bize her şeyi tamamen yeni bir şekilde düşünme imkanı verdiği için çok çeşitli uygulama alanında büyük etkide bulunuyor.”

Vizen fotonlar

Işık lambası tutarsız bir ışık kaynağıdır, lazer ise tutarlıdır, Kroo açıkladı. Lazeri bir file üzerinden yönlendirin ve karşı yüze düşen ışık lekeli bir örüntü oluşturur. Aynı fileye bir ışık lambası tutun, daha yumuşak, daha yaygın bir ızgara ortaya çıkar.

Lazerdeki fotonların hepsi birlikte salınım yapıyor, Kroo dedi, bu yüzden duvarda daha keskin şekiller oluşuyor çünkü ışık bazı alanlarda üst üste binerek güçleniyor, bazı alanlarda ise birbirini sıfırlıyor. Öte yandan ışık lampasının fotonları senkronsuz biçimde geziniyor ve bu da bulanık bir örüntü oluşturuyor.

Araştırmacılar, ışık lampası tarzı ışıkta gizli olan farklı ritimleri ayırmayı hedefliyor; iletişim, hesaplama ve algılamanın yeni türlerini mümkün kılmak için.

“Optikte, ışığın gerçek doğası olan kısmen tutarsızlığı kullanıp çeşitli uygulamalarda değerlendirmek için yeni bir fırsat görüyoruz,” dedi ortak yazar Charles Roques-Carmes, Avusturya Bilim ve Teknoloji Enstitüsü’nde yardımcı doçent ve eski Stanford Bilim Araştırmacısı. “Bunu yapmak için ışığı karşılıklı olarak tutarsız, ya da istatistiksel olarak ilişkisiz ışık kovacıklarına ayırmanız gerekir.”

Bu olasılığı test etmek için ekip, bir tırnak boyutunda fotonik bir çip kullandı. Fotonik çipler, veri işlemede fotonları yönlendirirken, dizüstü bilgisayarlarda ve cep telefonlarında kullanılan mikrokiplerin elektronları nasıl kullanıyorsa, onlar da benzer şekilde çalışır. Bu ışık tabanlı çipler son yıllarda daha küçük ve daha güçlü hale gelse de, çipin içindeki parçacıkları yönetmek hâlâ bir zorluk oluşturuyor.

Alan kısmi uyumluğunun işlenmesi için entegre bir fotonik devre. Kaynak: Nature Photonics (2026). DOI: 10.1038/s41566-026-02035-6

“Optiği bir çip üzerine yerleştirerek daha iyi optik üretebilirsiniz, tıpkı elektronik bileşenleri bir çip üzerine yerleştirerek daha iyi elektronik üretmeniz gibi,” dedi Stanford Üniversitesi mühendislik alanında Audrey S. Hancock profesörü ve çalışmanın ortak yazarlarından Olav Solgaard.

Işığı karıştırma ve ayırma

Deneylerinde araştırmacılar, iki kızılötesi lazeri çipe yönlendirip ışık kaynaklarını karıştırdı. Birleştirilen ışık kısm uyumlu, yani fotonların salınımları kısa bir süre için hizalandıysa da sonunda uyumsuzluğa düştü. Çipin içindeki algoritmalar ve mimariler, ışığı kaynaklarına göre otomatik olarak ayırdı.

Ardından çip, ayrılmış ışık demetlerini üretti. Araştırmacılar, bu demetleri bir araya getirip birleşip birleşmeyeceklerini görmek için onları demetleri karıştıran bir aygıt üzerinden yönlendirdi; ancak iki demet uyum sağlamadı ve böylece birbirinden tamamen bağımsız, birbirine tamamen uyumsuz iki ışık demeti oldukları kanıtlandı.

Teselli bulan ekip, girişe üçüncü bir lazer ekledi. Yine de çip, karışımı saf demetlere ayırmayı başardı. “Çıkışlara bakarsanız, tamamen uyumsuzdur; artık kesinlikle hiçbir ilişki kalmıştır,” dedi çalışmanın ortak baş yazarlarından Austria Bilim ve Teknoloji Enstitüsü’nde akademik ziyaretçi ve Fransa’da Corps des Mines’te mühendislik öğrencisi Paul-Alexis Mor.

Çipin içindeki algoritmalar, kısm uyumlu ışık içindeki benzersiz imzaları belirleyerek uyumlu bileşenleri ayırmayı sağladı, dedi Stanford Üniversitesi emekli elektrikli mühendislik W. M. Keck profesörü ve çalışmanın ortak yazarlarından David Miller.

“Çipimiz, bilinmeyen bir ışık alanının temel tutarlılık modlarını öğreniyor ve bunları fiziksel olarak ayrı çıkışlara yönlendiriyor,” dedi Stanford Üniversitesi’nde Joseph ve Hon Mai Goodman profesörü olan çalışmanın ortak yazarlarından Shanhui Fan. “Bu bize, ayrılmış ışığı daha sonraki işlemler için kullanılabilir halde korurken ışığın uzaysal tutarlılığını analiz etme imkanı veriyor.”

Tam resmin görülmesi

Karışık ışığın tutarlılık bileşenlerine ayrılması, araştırmacılara en gelişmiş kameralardan bile daha fazla bilgi edinme imkanı tanıyabilir. Bir kameranın iki boyutlu görüntüsüne dönüştürüldüğünde, üst üste gelen ışık kaynakları genellikle bir araya getirilip birleştirilir.

“Bir kamerada derinlik bilgisini yok sayıyoruz,” dedi Miller. “Işığın bu şekilde ayrılmasıyla, onun hakkında bilinebilen her şeyi biliyoruz. Mevcut tüm derinlik bilgisine ulaşabiliriz.”

Örneğin, mikroskop altında iki floresan parçacık üst üste geldiklerinde, gelenekli görüntülemede bazen tek bir nesne gibi görünebilirler. Ancak fotonik çip tabanlı bu yöntem, ilk olarak, farklı kaynaklardan gelen ışık arasında ayrım yapabilir. “Uzaysal olarak üst üste gelmelerine rağmen, ışığın içindeki bilgi farklı ışık kaynakları bulunduğunu işaret ediyor,” dedi Kroo.

Miller, Solgaard ve Kroo şimdi NASA ile işbirliği yaparak, yeni teknolojinin uzak galaksilerden gelen ışığı inceleyip inceleyemeyeceğini araştırıyor. Bir teleskopta tek bir leke gibi görünen ışık, aslında ayrı yıldızlardan ve öte gezegenlerden yayılan belirgin iplikler içerebilir.

“Dünyamızdaki bilgilerin çoğu ışık biçiminde,” dedi Kroo. “Işık, çevredeki şeyleri ölçmek için güzel bir ortamdır.”

Paul-Alexis Mor et al., Automatic on-chip separation of partially coherent light into its mutually incoherent components, Nature Photonics (2026). DOI: 10.1038/s41566-026-02035-6

Dergi bilgileri:
Nature Photonics

Optik & lazerler
Işık malzemeleri & elemanları

Sağlayan: Stanford Üniversitesi

Bu hikâyenin ardındaki isimler:

BSc Hayat Bilimleri ve Ekoloji. Petrol, gaz ve yenilenebilir sektörlerde ilaç haberleri deneyimine sahip mikrobiyoloji laboratuarı geçmişi.

Tam profil →

Matematiksel biyoloji lisansı, yaratıcı yazma yüksek lisansı. Bilim ve dil üzerine özgün bakış açılarına sahip, geniş bir coğrafyayı gezen.

Tam profil →

Kaynak Gösterimi

:
Tırnak boyutunda çip karışık ışığı temiz ışınlara ayırıyor (3 Kasım 2026)
3 Kasım 2026’da erişildi
https://phys.org/news/2026-11-fingernail-sized-chip-untangles.html adresinden

Bu belge telif hakkına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amacıyla yapılan adil kullanış hariç, içeriğin hiçbir kısmı yazılı izinsiz çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgi amaçlı sağlanmıştır.