Processamento linear universal de luz espacialmente incoerente através de redes ópticas difrativas

15 de agosto de 2023

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pelo Instituto de Engenharia da UCLA para Avanço Tecnológico

O processamento de informações com luz é um tema de interesse cada vez maior entre os pesquisadores de óptica e fotônica. Para além da procura de uma alternativa rápida e eficiente em termos energéticos à computação electrónica para futuras necessidades informáticas, este interesse também é impulsionado por tecnologias emergentes, como os veículos autónomos, onde o processamento ultra-rápido de cenas naturais é de extrema importância. Como as condições de iluminação natural envolvem principalmente luz espacialmente incoerente, o processamento de informações visuais sob luz incoerente é crucial para diversas aplicações de imagem e detecção. Além disso, técnicas de microscopia de última geração para imagens de alta resolução em escala micro e nano também dependem de processos espacialmente incoerentes, como a emissão de luz fluorescente das amostras.

Em um novo artigo publicado na Light: Science & Applications, uma equipe de pesquisadores, liderada pelo professor Aydogan Ozcan, do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da Universidade da Califórnia, Los Angeles (UCLA), EUA, desenvolveu métodos para projetar todos- processadores lineares ópticos universais de luz espacialmente incoerente. Tais processadores compreendem um conjunto de superfícies estruturalmente projetadas e exploram a difração sucessiva da luz por essas superfícies estruturadas para realizar uma transformação linear desejada do campo de luz de entrada sem usar poder de computação digital externo.

Pesquisadores da UCLA relataram métodos de design baseados em aprendizagem profunda para realizar qualquer transformação linear arbitrária usando a intensidade óptica da luz espacialmente incoerente. Esses processadores ópticos difrativos, uma vez fabricados usando, por exemplo, litografia ou técnicas de impressão 3D, podem realizar uma transformação linear selecionada arbitrariamente para qualquer padrão de intensidade de luz de entrada, revelando com precisão na saída o padrão correto seguindo a função desejada que é aprendida. Os pesquisadores também demonstraram que usando luz de banda larga espacialmente incoerente, é possível realizar simultaneamente múltiplas transformações de intensidade linear, com uma transformação exclusivamente diferente atribuída a cada comprimento de onda de iluminação espacialmente incoerente.

Essas descobertas têm amplas implicações em vários campos, incluindo processamento de informação totalmente óptico e computação visual com luz espacial e temporalmente incoerente, conforme encontrado em cenas naturais. Além disso, esta estrutura possui um potencial significativo para aplicações em microscopia computacional e imagens incoerentes com funções de propagação de pontos projetadas (PSFs) espacialmente variadas.

Os autores deste trabalho são Md Sadman Sakib Rahman, Xilin Yang, Jingxi Li, Bijie Bai e Aydogan Ozcan da Escola de Engenharia da UCLA Samueli.

Mais Informações: Md Sadman Sakib Rahman et al, Transformações de intensidade linear universal usando processadores difrativos espacialmente incoerentes, Light: Science & Applications (2023). DOI: 10.1038/s41377-023-01234-y

Informações do diário:Luz: Ciência e Aplicações

Fornecido pelo Instituto de Engenharia da UCLA para Avanço Tecnológico