Changchun Institute of Optical Mechanics boekt doorbraak in detectie van hoogdimensionale lichtvelden

Het Changchun Instituut voor Optische Precisiemachines en Fysica van de Chinese Academie van Wetenschappen werd geïnformeerd dat het onderzoeksteam van het instituut voor het eerst in de internationale gemeenschap één enkel apparaat heeft gebruikt voor één enkele meting van het breedbandige spectrale bereik van hooggedimensionaal lichtveld met willekeurige veranderingen in de polarisatie en intensiteit van de uitgebreide karakterisering, waardoor een baanbrekende vooruitgang werd geboekt op het gebied van detectie van hooggedimensionaal lichtveldinformatie.
Met de snelle ontwikkeling van informatietechnologie is er een toenemende vraag naar lichtveldperceptie. Het lichtveld bevat meerdere dimensies van informatie, zoals intensiteit, polarisatie, frequentie en fase. Spectrale detectie en polarisatiedetectie bevatten onder andere informatie over de materiaalsamenstelling en oppervlaktetopografie van een object, die van grote toepassingswaarde zijn op het gebied van optische communicatie, remote sensing en industriële inspectie.
Huidige polarisatie- en spectrale detectoren meten doorgaans alleen intensiteit en polarisatie bij een vaste golflengte of intensiteit en golflengte-informatie bij een uniforme polarisatie. In veel scenario's in de natuur kunnen lichtvelden echter willekeurige polarisatie- en intensiteitsvariaties over een breed spectraal bereik hebben, en het is moeilijk voor bestaande detectoren om detectie van dergelijke hoogdimensionale informatie te bereiken.
De onderzoekers stelden het innovatieve idee voor om "de ruimtelijke en frequentiedispersie-eigenschappen van optische interfaces te gebruiken om de polarisatie en spectrale respons in de wavevectorruimte te moduleren", wat alle informatie van hoogdimensionale lichtvelden in kaart brengt in één enkel beeldresultaat. Samen met de deep learning-methode om de polarisatie en spectrale informatie te decoderen, wordt de detectie van hoogdimensionale optische informatie eindelijk gerealiseerd en is de detectienauwkeurigheid vergelijkbaar met die van bestaande geavanceerde single-function kleine polarisatoren of spectrometers.
Bovendien hebben ze, door simpelweg een dunne film te combineren met een microlens-array en een imaging sensor-array in een "sandwich"-stijl, een ultra-geïntegreerde high-dimensional light-field imager gemaakt die geen uitlijning en een enkele meting vereist. Deze doorbraak resulteert in ultra-compacte, high-dimensionale informatiedetectie en imaging-detectie die een nieuwe weg opent.
Het is duidelijk dat deze methode het potentieel heeft voor ultrabreedbanddetectie en de voorgestelde methode kan verder worden geïntegreerd met beeldverwerking, bereikbepaling en andere functies om hogere dimensionale lichtvelddetectie te bereiken. Tegelijkertijd kan het gebruik van fotonische kristallen, superoppervlakken en tweedimensionale materialen in plaats van dunnefilmstructuren de detectieresolutie en integratiemogelijkheden verder verbeteren.
Daarnaast is het een toekomstige onderzoeksrichting voor het onderzoeksteam om het fysieke model daarin op organische wijze te combineren met deep learning om het oplossingsvermogen te verbeteren en de hoeveelheid benodigde a priori-gegevens te verminderen.
De gerelateerde resultaten werden gepubliceerd in Nature, met PhD-studenten Yandong Fan, Weian Huang en Fei Zhu van het Changchun Institute of Optical Mechanics, Chinese Academy of Sciences (CIO) als de co-eerste auteurs van het artikel, en onderzoeker Wei Li, assistent-onderzoeker Chunqi Jin van het Changchun Institute of Optical Mechanics, Chinese Academy of Sciences (CIO), en Prof. Cheng-Wei Qiu van de National University of Singapore (NUS) als de co-corresponderende auteurs.