Institut Mekanika Optik Changchun Membuat Terobosan dalam Deteksi Medan Cahaya Berdimensi Tinggi

Institut Mesin Optik Presisi dan Fisika Changchun, Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, diberitahu bahwa untuk pertama kalinya di komunitas internasional, tim peneliti institut tersebut menggunakan perangkat tunggal melalui pengukuran tunggal rentang spektral pita lebar medan cahaya berdimensi tinggi dengan perubahan sewenang-wenang dalam polarisasi dan intensitas karakterisasi komprehensif, sehingga mewujudkan terobosan kemajuan deteksi informasi medan cahaya berdimensi tinggi.
Dengan pesatnya perkembangan teknologi informasi, permintaan akan persepsi medan cahaya pun meningkat. Medan cahaya mengandung berbagai dimensi informasi seperti intensitas, polarisasi, frekuensi, dan fase. Di antaranya, deteksi spektral dan deteksi polarisasi mengandung informasi tentang komposisi material dan topografi permukaan suatu objek, yang memiliki nilai aplikasi besar dalam bidang komunikasi optik, penginderaan jarak jauh, dan inspeksi industri.
Detektor polarisasi dan spektral saat ini biasanya hanya mengukur intensitas dan polarisasi pada panjang gelombang tetap atau informasi intensitas dan panjang gelombang pada polarisasi seragam. Namun, dalam banyak skenario di alam, medan cahaya dapat membawa variasi polarisasi dan intensitas yang berubah-ubah pada rentang spektral yang luas, dan sulit bagi detektor yang ada untuk mencapai deteksi informasi berdimensi tinggi tersebut.
Para peneliti mengusulkan ide inovatif "memanfaatkan sifat dispersi spasial dan frekuensi antarmuka optik untuk memodulasi polarisasi dan respons spektral dalam ruang vektor gelombang," yang memetakan semua informasi medan cahaya berdimensi tinggi ke dalam satu hasil pencitraan. Bersama dengan metode pembelajaran mendalam untuk mendekode informasi polarisasi dan spektral, deteksi informasi optik berdimensi tinggi akhirnya terwujud, dan akurasi deteksinya sebanding dengan polarizer kecil atau spektrometer fungsi tunggal canggih yang ada.
Selain itu, dengan hanya menggabungkan lapisan tipis dengan susunan mikrolensa dan susunan sensor pencitraan dalam gaya "sandwich", mereka telah membuat pencitra medan cahaya berdimensi tinggi yang sangat terintegrasi yang tidak memerlukan penyelarasan dan pengukuran tunggal. Terobosan ini menghasilkan deteksi informasi berdimensi tinggi yang sangat ringkas dan deteksi pencitraan yang membuka cara baru.
Diketahui bahwa metode ini memiliki potensi untuk deteksi ultra-broadband, dan metode yang diusulkan dapat diintegrasikan lebih lanjut dengan pemrosesan gambar, pengukuran jarak, dan fungsi lainnya untuk mencapai deteksi medan cahaya berdimensi lebih tinggi. Pada saat yang sama, penggunaan kristal fotonik, permukaan super, dan material dua dimensi sebagai pengganti struktur film tipis dapat lebih meningkatkan resolusi deteksi dan kemampuan integrasi.
Selain itu, arah penelitian masa depan bagi tim peneliti adalah menggabungkan model fisik di dalamnya secara organik dengan pembelajaran mendalam untuk meningkatkan kemampuan penyelesaian dan mengurangi jumlah data apriori yang diperlukan.
Hasil terkait dipublikasikan di Nature, dengan mahasiswa PhD Yandong Fan, Weian Huang dan Fei Zhu dari Changchun Institute of Optical Mechanics, Chinese Academy of Sciences (CIO) sebagai penulis pertama makalah tersebut, dan peneliti Wei Li, asisten peneliti Chunqi Jin dari Changchun Institute of Optical Mechanics, Chinese Academy of Sciences (CIO), dan Prof. Cheng-Wei Qiu dari National University of Singapore (NUS) sebagai penulis koresponden.