通过衍射光学网络 UCLA对空间非相干光进行通用线性处理

利用光进行信息处理是光学和光子学研究人员日益感兴趣的话题。除了为了满足未来计算需求而寻求一种节能且快速的电子计算替代方案之外,利用光进行信息处理还因在自动驾驶汽车等新兴技术的应用而不断被推动,其中自然场景的超快速处理至关重要。

由于自然照明条件主要涉及空间不相干光,因此在不相干光下处理视觉信息对于各种成像和传感应用至关重要。此外,用于微米和纳米尺度高分辨率成像的最先进的显微镜技术也依赖于空间不相干过程,例如样本的荧光发射。

据外媒报道,由美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)电气与计算机工程系Aydogan Ozcan教授领导的研究小组开发出设计空间非相干光的全光学通用线性处理器的新方法。

 

通过衍射光学网络 UCLA对空间非相干光进行通用线性处理

 

图片来源:UCLA

此类处理器包括一组结构工程表面,并利用这些结构化表面对光的连续衍射来执行输入光场的所需线性变换,而无需使用外部数字计算能力。相关论文已发表于期刊《Light: Science & Applications》。

加州大学洛杉矶分校的研究人员报告了基于深度学习的设计方法,可以利用空间不相干光的光强度执行任意线性变换。这些衍射光学处理器一旦制造而成(使用光刻或3D打印技术等),就可以对各种输入光强度图案执行任意选择的线性变换,从而在输出端准确地显示遵循所学习的所需函数的正确图案。研究人员还证明,使用空间不相干宽带光,可以同时执行多个线性强度变换,并为每个空间不相干照明波长分配独特的不同变换。

这些发现在许多领域具有广泛的影响,包括自然场景中遇到的空间和时间不相干光的全光信息处理和视觉计算。此外,该框架在计算显微镜和具有空间变化的工程点扩散函数(PSF)的非相干成像中具有巨大的应用潜力。

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