科學(xué)家揭示利用衍射波前處理的全光相位共軛方法

加州大學(xué)洛杉磯分校 (UCLA) 的科學(xué)家公布了一項可能徹底改變成像和光通信領(lǐng)域的技術(shù)。這項研究由 Aydogan Ozcan 及其團(tuán)隊領(lǐng)導(dǎo)，引入了一種使用衍射波前處理的全光相位共軛 (OPC) 方法。

這項新技術(shù)提供了前所未有的能力，可以校正多種波長的光學(xué)畸變，并可能對各個領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響。該研究成果已發(fā)表在《自然通訊》上。

傳統(tǒng)的光學(xué)相位共軛方法(包括模擬和數(shù)字技術(shù))長期以來一直用于校正從醫(yī)學(xué)成像到激光束聚焦等應(yīng)用中的波前畸變。然而，這些方法通常具有諸如能量效率低、光譜操作窄帶、系統(tǒng)復(fù)雜度高和響應(yīng)時間慢等局限性。

加州大學(xué)洛杉磯分校的研究人員開發(fā)的新型全光學(xué)相位共軛方法克服了這些挑戰(zhàn)，他們利用深度學(xué)習(xí)來優(yōu)化一組無源衍射層，這些衍射層可以處理扭曲的光場，并全光學(xué)地生成多個波長的相位共軛對應(yīng)物。

該方法不僅比現(xiàn)有技術(shù)更快、更節(jié)能，而且更緊湊、更可擴(kuò)展，涵蓋不同光譜帶的應(yīng)用。

創(chuàng)新的 OPC 框架建立在深度學(xué)習(xí)設(shè)計的衍射光學(xué)結(jié)構(gòu)之上。這些結(jié)構(gòu)旨在對具有未知相位畸變的光場進(jìn)行相位共軛。

通過使光線穿過一系列 3D 打印的衍射層，該系統(tǒng)可以將多個波長的扭曲波前轉(zhuǎn)換為光速的共軛波前，而無需進(jìn)行數(shù)字計算或主動調(diào)制。

加州大學(xué)洛杉磯分校團(tuán)隊利用太赫茲 (THz) 輻射展示了該系統(tǒng)的有效性。他們制作了一個三層衍射 OPC 處理器，并成功糾正了模型訓(xùn)練期間從未遇到過的光學(xué)畸變。這項實驗驗證證實了該系統(tǒng)能夠有效處理現(xiàn)實世界中的光學(xué)畸變。

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