通过衍射光学网络对空间非相干光进行通用线性处理
发布时间：2023-08-15 16:00:00.000Z
使用空间非相干衍射处理器的通用线性强度变换。资料来源：加州大学洛杉矶分校奥兹坎实验室
光信息处理是光学和光子学研究人员日益关注的课题。除了寻求节能、快速的电子计算替代方案以满足未来的计算需求外，这种兴趣还受到自动驾驶汽车等新兴技术的推动，在这些技术中，超快处理自然场景至关重要。由于自然光条件大多涉及空间非相干光，因此在非相干光条件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先进显微镜技术也依赖于空间非相干过程，如标本的荧光发射。
一篇发布于《Light: Science & Applications》的文章介绍，美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）电子与计算机工程系的艾多根-奥兹坎（Aydogan Ozcan）教授领导的研究小组开发出了设计空间非相干光全光学通用线性处理器的方法。这种处理器由一组结构工程表面组成，利用这些结构表面对光的连续衍射，对输入光场进行所需的线性变换，而无需使用外部数字计算能力。
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，利用空间非相干光的光学强度执行任意线性变换。这些衍射光学处理器采用光刻或三维打印等技术制造后，可以对任何输入光强度模式执行任意选择的线性变换，并在输出端按照所学到的预期功能准确显示正确的模式。研究人员还证明，利用空间非相干宽带光，可以同时执行多个线性强度变换，并为每个空间非相干照明波长分配唯一不同的变换。
这些发现对许多领域都有广泛的影响，包括全光信息处理和利用自然场景中遇到的空间和时间不连贯光进行视觉计算。此外，这一框架在计算显微镜和使用空间变化工程点扩散函数（PSF）的非相干成像方面也具有巨大的应用潜力。
这项工作的作者是加州大学洛杉矶分校塞缪尔里工程学院的 Md Sadman Sakib Rahman、杨锡林、李景喜、白碧杰和 Aydogan Ozcan。
参考资料
Md Sadman Sakib Rahman et al, Universal linear intensity transformations using spatially incoherent diffractive processors, Light: Science & Applications (2023). DOI: 10.1038/s41377-023-01234-y
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