L'istituto di meccanica ottica di Changchun compie una svolta nella rilevazione del campo luminoso ad alta dimensionalità

L'Istituto di fisica e macchinari ottici di precisione di Changchun, dell'Accademia cinese delle scienze, è stato informato che il team di ricerca dell'istituto, per la prima volta nella comunità internazionale, ha utilizzato un singolo dispositivo attraverso un'unica misurazione dell'intervallo spettrale a banda larga del campo luminoso ad alta dimensionalità con modifiche arbitrarie nella polarizzazione e nell'intensità della caratterizzazione completa, realizzando così un progresso rivoluzionario nel rilevamento delle informazioni del campo luminoso ad alta dimensionalità.
Con il rapido sviluppo della tecnologia informatica, c'è una domanda crescente di percezione del campo luminoso. Il campo luminoso contiene molteplici dimensioni di informazioni come intensità, polarizzazione, frequenza e fase. Tra queste, la rilevazione spettrale e la rilevazione della polarizzazione contengono informazioni sulla composizione del materiale e sulla topografia della superficie di un oggetto, che sono di grande valore applicativo nei campi della comunicazione ottica, del telerilevamento e dell'ispezione industriale.
Gli attuali rilevatori di polarizzazione e spettrali di solito misurano solo intensità e polarizzazione a una lunghezza d'onda fissa o informazioni di intensità e lunghezza d'onda a una polarizzazione uniforme. Tuttavia, in molti scenari in natura, i campi di luce possono trasportare variazioni arbitrarie di polarizzazione e intensità su un'ampia gamma spettrale, ed è difficile per i rilevatori esistenti ottenere il rilevamento di tali informazioni ad alta dimensionalità.
I ricercatori hanno proposto l'idea innovativa di "utilizzare le proprietà di dispersione spaziale e di frequenza delle interfacce ottiche per modulare la polarizzazione e la risposta spettrale nello spazio del vettore d'onda", che mappa tutte le informazioni dei campi di luce ad alta dimensionalità in un singolo risultato di imaging. Insieme al metodo di apprendimento profondo per decodificare la polarizzazione e le informazioni spettrali, il rilevamento delle informazioni ottiche ad alta dimensionalità è finalmente realizzato e la precisione del rilevamento è paragonabile a quella degli attuali piccoli polarizzatori o spettrometri monofunzione avanzati.
Inoltre, semplicemente combinando una pellicola sottile con una matrice di microlenti e una matrice di sensori di imaging in uno stile "sandwich", hanno creato un imager di campo luminoso ad alta dimensionalità ultra-integrato che non richiede alcun allineamento e una singola misurazione. Questa svolta si traduce in un rilevamento di informazioni e di imaging ultra-compatto e ad alta dimensionalità che apre una nuova strada.
Si è capito che questo metodo ha il potenziale per la rilevazione a banda ultra larga e il metodo proposto può essere ulteriormente integrato con elaborazione delle immagini, misurazione della distanza e altre funzioni per ottenere una rilevazione del campo luminoso di dimensioni superiori. Allo stesso tempo, il suo utilizzo di cristalli fotonici, super-superfici e materiali bidimensionali al posto di strutture a film sottile può migliorare ulteriormente la risoluzione di rilevazione e le capacità di integrazione.
Inoltre, un futuro orientamento della ricerca del team sarà quello di combinare ulteriormente in modo organico il modello fisico in esso contenuto con l'apprendimento approfondito, per migliorare la capacità di risoluzione e ridurre la quantità di dati a priori richiesti.
I risultati correlati sono stati pubblicati su Nature, con gli studenti di dottorato Yandong Fan, Weian Huang e Fei Zhu del Changchun Institute of Optical Mechanics, Chinese Academy of Sciences (CIO) come co-primi autori dell'articolo, e il ricercatore Wei Li, il ricercatore assistente Chunqi Jin del Changchun Institute of Optical Mechanics, Chinese Academy of Sciences (CIO) e il Prof. Cheng-Wei Qiu della National University of Singapore (NUS) come co-autori corrispondenti.