创新背景

白光不是白色的，而是许多光子的复合体，那些构成光的小能量滴，来自彩虹的每一种颜色——红色，橙色，黄色，绿色，蓝色，靛蓝，紫色。

光子的颜色由光子共振的频率决定，而光子共振的频率又是其波长的一个因素。红色光子的频率相对较慢，波长约为650纳米。在光谱的另一端，蓝光具有更快的频率，波长约为450纳米。

创新过程

新型光学设备的结构由一根低损耗的光线（下面的黑线）组成，它携带着光子流，就像繁忙的高速公路上的许多汽车一样通过。然后光子进入一系列环（橙色），就像高速公路的出口坡道。每个环都有一个调制器（绿色的EOM），它可以转换经过光子的频率——人眼所看到的颜色。根据需要可以有很多环，工程师可以精细控制调制器拨入所需的频率转换。

一个简单的转换可能包括将光子的频率从500纳米转移到510纳米——或者，如人眼所见，从青色变为绿色。斯坦福团队的架构的强大之处在于，它可以执行这些简单的转换，但也可以通过精细的控制执行更复杂的转换。

为了进一步解释，研究人员提供了一个入射光流的例子，其中20%的光子在500纳米范围内，80%的光子在510纳米范围内。使用这种新设备，工程师可以将这一比例在500纳米时调整到73%，在510纳米时调整到27%，如果需要的话，同时保持光子的总数。或者说，这个比例可以是37%和63%。

创新关键点

新型光学设备的结构由一根低损耗的光线、一系列环和调制器构成，工程师可以精细控制调制器拨入所需的频率转换。

创新价值

这种设定比例的能力使这个设备变得新颖和有前途。此外，在量子世界中，一个光子可以有多种颜色。在这种情况下，新设备实际上允许改变单个光子的不同颜色的比例。

工程师可以非常精确地控制频率和比例，可以进行各种各样的转换，因此它的用途很广泛。它赋予了工程师新的权力，他们将自由地应用这个新工具。

Innovation in developing new optical devices can change the frequency of a single photon

The structure of the new optical device consists of a low-loss beam of light (the black line below) that carries a stream of photons through like many cars on a busy highway. The photons then enter a series of rings (orange), like exit ramps on a highway. Each ring has a modulator (the green EOM) that converts the frequency of passing photons - the color seen by the human eye. As many rings as necessary, the engineer can finely control the frequency conversion required for the modulator to dial in.

A simple conversion might involve shifting the frequency of a photon from 500 nanometers to 510 nanometers -- or, as the human eye can see, from cyan to green. The power of the Stanford team's architecture is that it can perform these simple transformations, but it can also perform more complex transformations with fine control.

To explain further, the researchers provide an example of incident optical flow in which 20 percent of the photons are in the 500 nm range and 80 percent are in the 510 nm range. Using the new device, engineers can adjust this ratio to 73 percent at 500 nanometers and 27 percent at 510 nanometers, if needed, while maintaining the total number of photons. Or it could be 37 percent and 63 percent.