图：网状激光器对泵浦的光谱灵敏度（b）。具有互连染料掺杂聚合物纳米纤维的光子网络的荧光图像。并以几个链接上的图形拓扑（边缘为蓝色线，节点为橙色点）为例（a）
研究人员已经创建了一个基于网络的激光系统，就像蜘蛛网一样，可以精确控制，产生不同颜色的光。
该系统由Imperial College London的研究人员与意大利和瑞士的合作伙伴领导的团队发明，可用于新的传感和计算应用。该团队已经与欧洲各地的研究和工业合作伙伴合作，探索机器学习的应用。
在传统的激光器中，光在两个反射镜之间反弹，反射镜的材料将光放大，直到达到一定的阈值。激光是以窄光束产生的，在长距离上是稳定的。然而，光通常只以一种频率产生，对应于单一颜色。
网络激光器的工作方式不同，由纳米级光纤网制成，这些光纤融合在一起形成网状网络。光沿着纤维传播，并以这种方式进行干涉，从而同时产生数百种颜色。然而，颜色以复杂的方式混合，并在所有方向上随机发射。
相关研究发表在Nature Communications，科学家们开发了一种精确控制网络激光器的方法，使其一次只发射单一颜色或颜色组合。该系统通过在网络激光器上照射独特的“照明图案”来工作，每个精确的图案都会产生不同的激光颜色或颜色组合。
基于芯片的应用
照明图案是使用数字微镜装置（DMD）创建的，DMD是一种由计算机控制的装置，有数千个镜子。DMD通过为特定激光颜色选择最佳图案的算法进行优化。
该团队表示，新的网络激光系统可以有很多应用，特别是可以集成到芯片中。例如，它们可以用作高度安全的硬件密钥，其中照明图案成为以激光光谱形式生成密码的安全密钥。
因为激光器对正确的照明模式也非常敏感，所以网络激光器可以用作传感器，可以跟踪周围表面的微小变化。
该系统是帝国物理系和数学系五年合作的成果。研究团队根据物理模型和理论制作了优化照明模式的工具，并在实践中进行了演示。
数学和物理结合在一起
来自伦敦帝国理工学院物理系的合著者Riccardo Sapienza教授表示，“我们已经将网络理论的数学与激光科学相结合，以训练这些复杂的激光。我们相信这将是芯片光处理的核心，我们现在正在将其作为机器学习硬件进行测试。”
来自帝国大学数学系的Mauricio Barahona教授表示：“这是一个例子，我们看到数学和物理结合在一起，展示了网络的特性如何影响和帮助控制激光发射过程。下一个重大挑战是设计网络和照明模式，以控制激光的时间分布，并对其中的信息进行编码。"
