Универсальная линейная обработка пространственно некогерентного света с помощью дифракционных оптических сетей

15 августа 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

рецензируемое издание

надежный источник

корректура

Инженерного института развития технологий Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе

Обработка информации с помощью света является темой, вызывающей постоянно растущий интерес среди исследователей оптики и фотоники. Помимо поиска энергоэффективной и быстрой альтернативы электронным вычислениям для будущих вычислительных нужд, этот интерес также обусловлен новыми технологиями, такими как автономные транспортные средства, где сверхбыстрая обработка природных сцен имеет первостепенное значение. Поскольку условия естественного освещения в основном связаны с пространственно некогерентным светом, обработка визуальной информации в некогерентном свете имеет решающее значение для различных приложений визуализации и зондирования. Кроме того, современные методы микроскопии для получения изображений с высоким разрешением на микро- и наноуровне также зависят от пространственно-некогерентных процессов, таких как излучение флуоресцентного света образцами.

В новой статье, опубликованной в журнале Light: Science & Applications, группа исследователей под руководством профессора Айдогана Озджана из факультета электротехники и компьютерной инженерии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA), США, разработала методы проектирования всех... оптические универсальные линейные процессоры пространственно-некогерентного света. Такие процессоры содержат набор структурно спроектированных поверхностей и используют последовательную дифракцию света на этих структурированных поверхностях для выполнения желаемого линейного преобразования входного светового поля без использования внешних цифровых вычислительных мощностей.

Исследователи Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе сообщили о методах проектирования, основанных на глубоком обучении, позволяющих выполнять любое произвольное линейное преобразование с использованием оптической интенсивности пространственно некогерентного света. Эти дифракционные оптические процессоры, однажды изготовленные с использованием, например, методов литографии или 3D-печати, могут выполнять произвольно выбранное линейное преобразование для любого входного шаблона интенсивности света, точно выявляя на выходе правильный шаблон, соответствующий желаемой изученной функции. Исследователи также продемонстрировали, что, используя пространственно-некогерентный широкополосный свет, можно одновременно выполнять несколько линейных преобразований интенсивности, причем каждой длине волны пространственно-некогерентного освещения назначается уникальное преобразование.

Эти результаты имеют широкое применение во многих областях, включая полностью оптическую обработку информации и визуальные вычисления с пространственно и временно некогерентным светом, встречающимся в природных сценах. Кроме того, эта структура имеет значительный потенциал для приложений в компьютерной микроскопии и некогерентной визуализации с пространственно изменяющимися функциями рассеяния точки (PSF).

Авторами этой работы являются доктор Садман Сакиб Рахман, Силин Ян, Цзинси Ли, Биджи Бай и Айдоган Озджан из инженерной школы Самуэли Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.

Больше информации: Доктор Садман Сакиб Рахман и др., Универсальные линейные преобразования интенсивности с использованием пространственно-некогерентных дифракционных процессоров, Свет: наука и приложения (2023). DOI: 10.1038/s41377-023-01234-y

Информация журнала:Свет: наука и приложения

Предоставлено Инженерным институтом развития технологий Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.