自动驾驶实验室发现了超越传统福里埃光学控制自发发射的原理
Saaketh Desai1, Sadhvikas Addamane1, Jeffrey Y Tsao1
1Center for Integrated Nanotechnologies, Sandia National Laboratories, Albuquerque, NM, USA.
Nature communications
|December 9, 2025
概括
我们开发了一个自动驾驶实验室来控制纳米光子设备的光辐射. 这个平台发现了指导光线的新方法,显著改善了发射导向性.
科学领域:
- 超快的纳米光子学.
- 半导体的元表面是半导体的元表面.
- 自发排放控制自发的排放控制
背景情况:
- 可重新配置的半导体元表面为光辐射的时空控制提供了潜力.
- 实现这些元表面自发发射的任意远场控制仍然是一个重大挑战.
研究的目的:
- 开发一个自主实验平台,以加快超快纳米光子学领域的科学发现.
- 发现用于预测和控制发光元表面远场辐射配置的控制方程.
- 为了使任意远场控制自发发射.
主要方法:
- 一个自动驾驶实验室 (SDL) 平台,集成一个变量自动编码器,主动学习代理和基于神经网络的方程学习器.
- 变化自编码器生成复杂的空间折射率配置文件.
- 积极学习指导实验实时闭环反以实现高效的优化.
- 一个基于神经网络的方程学习者发现了结构-属性关系.
主要成果:
- 发现局部折射率空间梯度 (格子状) 和曲率 (镜头状) 是指导自发发射的关键因素.
- 在74度视野中,在峰值发射定向性 (达到77%) 中,已被证明提高了多达四倍.
- 在大约300次实验中取得了这些结果.
结论:
- 阳性格子和镜片的组合与负格子和镜片在控制排放角度方面同样有效.
- SDL平台加速了纳米光子学中可解释的科学发现.
- 这些发现为控制自发发射提供了一种新的策略,超越了传统的富里埃光学.


