Procesamiento lineal universal de luz espacialmente incoherente a través de redes ópticas difractivas.

15 de agosto de 2023

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por el Instituto de Ingeniería para el Avance Tecnológico de UCLA

El procesamiento de información con luz es un tema de creciente interés entre los investigadores de óptica y fotónica. Además de la búsqueda de una alternativa rápida y eficiente desde el punto de vista energético a la informática electrónica para las necesidades informáticas futuras, este interés también está impulsado por tecnologías emergentes como los vehículos autónomos, donde el procesamiento ultrarrápido de escenas naturales es de suma importancia. Dado que las condiciones de iluminación natural implican principalmente luz espacial incoherente, el procesamiento de información visual bajo luz incoherente es crucial para diversas aplicaciones de imágenes y detección. Además, las técnicas de microscopía de última generación para obtener imágenes de alta resolución a escala micro y nano también dependen de procesos espacialmente incoherentes, como la emisión de luz fluorescente de las muestras.

En un nuevo artículo publicado en Light: Science & Applications, un equipo de investigadores, dirigido por el profesor Aydogan Ozcan del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad de California, Los Ángeles (UCLA), EE. UU., ha desarrollado métodos para diseñar todos- Procesadores ópticos lineales universales de luz espacialmente incoherente. Dichos procesadores comprenden un conjunto de superficies diseñadas estructuralmente y aprovechan la difracción sucesiva de la luz por estas superficies estructuradas para realizar una transformación lineal deseada del campo de luz de entrada sin utilizar potencia informática digital externa.

Los investigadores de la UCLA informaron sobre métodos de diseño basados ​​en el aprendizaje profundo para realizar cualquier transformación lineal arbitraria utilizando la intensidad óptica de una luz espacialmente incoherente. Estos procesadores ópticos difractivos, una vez fabricados utilizando, por ejemplo, litografía o técnicas de impresión 3D, pueden realizar una transformación lineal seleccionada arbitrariamente para cualquier patrón de intensidad de luz de entrada, revelando con precisión en la salida el patrón correcto siguiendo la función deseada que se aprende. Los investigadores también demostraron que utilizando luz de banda ancha espacialmente incoherente, es posible realizar simultáneamente múltiples transformaciones de intensidad lineal, con una transformación única y diferente asignada a cada longitud de onda de iluminación espacialmente incoherente.

Estos hallazgos tienen amplias implicaciones en numerosos campos, incluido el procesamiento de información totalmente óptico y la computación visual con luz espacial y temporalmente incoherente, como la que se encuentra en escenas naturales. Además, este marco tiene un potencial significativo para aplicaciones en microscopía computacional e imágenes incoherentes con funciones de dispersión de puntos diseñadas (PSF) que varían espacialmente.

Los autores de este trabajo son Md Sadman Sakib Rahman, Xilin Yang, Jingxi Li, Bijie Bai y Aydogan Ozcan de la Escuela de Ingeniería Samueli de UCLA.

Más información: Md Sadman Sakib Rahman et al, Transformaciones de intensidad lineal universal utilizando procesadores difractivos espacialmente incoherentes, Light: Science & Applications (2023). DOI: 10.1038/s41377-023-01234-y

Información de la revista:Luz: ciencia y aplicaciones

Proporcionado por el Instituto de Ingeniería para el Avance Tecnológico de UCLA