창춘 광기계 연구소, 고차원 광장 검출에서 획기적인 진전

중국과학원 창춘 광정밀기계 및 물리 연구소는 이 연구소의 연구팀이 국제 사회에서 처음으로 단일 장비를 사용하여 단일 측정으로 임의의 편광 및 강도 변화에 따른 고차원 광장의 광대역 스펙트럼 범위를 종합적으로 특성화하고, 고차원 광장 정보 검출의 획기적인 진전을 실현했다고 밝혔다.
정보 기술의 급속한 발전으로 광장 지각에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 광장에는 강도, 편광, 주파수, 위상과 같은 여러 차원의 정보가 포함되어 있습니다. 그 중 스펙트럼 감지 및 편광 감지에는 물체의 재료 구성 및 표면 지형에 대한 정보가 포함되어 있으며, 이는 광 통신, 원격 감지 및 산업 검사 분야에서 큰 응용 가치가 있습니다.
현재의 편광 및 스펙트럼 검출기는 일반적으로 고정된 파장에서만 강도와 편광을 측정하거나 균일한 편광에서 강도와 파장 정보를 측정합니다. 그러나 자연의 많은 시나리오에서 빛 필드는 광범위한 스펙트럼 범위에서 임의의 편광 및 강도 변화를 가질 수 있으며 기존 검출기로는 이러한 고차원 정보를 검출하는 것이 어렵습니다.
연구자들은 "광학 인터페이스의 공간적 및 주파수 분산 특성을 활용하여 파동 벡터 공간에서 편광 및 스펙트럼 응답을 변조하는" 혁신적인 아이디어를 제안했으며, 이는 고차원 빛 필드의 모든 정보를 단일 이미징 결과로 매핑합니다. 편광 및 스펙트럼 정보를 디코딩하는 딥 러닝 방법과 함께 고차원 광학 정보의 검출이 마침내 실현되었으며 검출 정확도는 기존의 고급 단일 기능 소형 편광기 또는 분광기와 비슷합니다.
또한, 마이크로렌즈 어레이와 이미징 센서 어레이를 "샌드위치" 스타일로 박막과 간단히 결합함으로써 정렬이 필요 없고 단일 측정이 필요한 초고집적 고차원 광장 이미저를 만들었습니다. 초소형 고차원 정보 감지 및 이미징 감지에 대한 이 획기적인 결과는 새로운 길을 열어줍니다.
이 방법은 초광대역 감지에 대한 잠재력이 있는 것으로 이해되며, 제안된 방법은 이미지 처리, 거리 측정 및 기타 기능과 더욱 통합되어 더 높은 차원의 광장 감지를 달성할 수 있습니다. 동시에 박막 구조 대신 광자 결정, 초표면 및 2차원 재료를 사용하면 감지 해상도와 통합 기능을 더욱 향상시킬 수 있습니다.
더불어 연구팀은 물리적 모델과 딥러닝을 더욱 유기적으로 결합하여 해결 능력을 강화하고 사전 필요한 데이터 양을 줄이는 것도 앞으로의 연구 방향이라고 생각합니다.
관련 결과는 Nature에 게재되었으며, 중국과학원(CIO) 창춘 광기계 연구소의 박사과정 학생 Yandong Fan, Weian Huang 및 Fei Zhu가 논문의 공동 제1저자로, 중국과학원(CIO) 창춘 광기계 연구소의 연구원 Wei Li, 조수 연구원 Chunqi Jin, 싱가포르 국립대학(NUS)의 Cheng-Wei Qiu 교수가 공동 책임저자로 참여했습니다.