Changchun Optik Mekanik Enstitüsü Yüksek Boyutlu Işık Alanı Algılamada Çığır Açıyor

Çin Bilimler Akademisi'ne bağlı Changchun Optik Hassas Makine ve Fizik Enstitüsü, enstitünün araştırma ekibinin uluslararası toplumda ilk kez, polarizasyon ve yoğunluktaki keyfi değişikliklerle yüksek boyutlu ışık alanının geniş bant spektral aralığının tek bir ölçümü yoluyla tek bir cihaz kullanarak kapsamlı karakterizasyon gerçekleştirdiğini ve böylece yüksek boyutlu ışık alanı bilgi tespitinde çığır açan bir ilerlemenin gerçekleştirildiğini bildirdi.
Bilgi teknolojisinin hızla gelişmesiyle birlikte, ışık alanı algısına olan talep artmaktadır. Işık alanı, yoğunluk, polarizasyon, frekans ve faz gibi birden fazla bilgi boyutu içerir. Bunlar arasında, spektral algılama ve polarizasyon algılama, optik iletişim, uzaktan algılama ve endüstriyel inceleme alanlarında büyük uygulama değeri olan bir nesnenin malzeme bileşimi ve yüzey topografisi hakkında bilgi içerir.
Mevcut polarizasyon ve spektral dedektörler genellikle yalnızca sabit bir dalga boyunda yoğunluk ve polarizasyon veya tekdüze bir polarizasyonda yoğunluk ve dalga boyu bilgisi ölçer. Ancak, doğadaki birçok senaryoda, ışık alanları geniş bir spektral aralıkta keyfi polarizasyon ve yoğunluk değişimleri taşıyabilir ve mevcut dedektörlerin bu tür yüksek boyutlu bilgileri algılaması zordur.
Araştırmacılar, "dalga vektörü uzayındaki polarizasyonu ve spektral tepkiyi modüle etmek için optik arayüzlerin mekansal ve frekans dağılım özelliklerini kullanma" yenilikçi fikrini önerdiler; bu, yüksek boyutlu ışık alanlarının tüm bilgilerini tek bir görüntüleme sonucuna eşler. Polarizasyonu ve spektral bilgileri çözmek için derin öğrenme yöntemiyle birlikte, yüksek boyutlu optik bilgilerin tespiti nihayet gerçekleştirilir ve tespit doğruluğu, mevcut gelişmiş tek işlevli küçük polarizatörlerin veya spektrometrelerinkiyle karşılaştırılabilir.
Ek olarak, ince bir filmi bir mikrolens dizisi ve bir görüntüleme sensörü dizisiyle "sandviç" tarzında basitçe birleştirerek, hizalama gerektirmeyen ve tek bir ölçüm gerektiren ultra entegre yüksek boyutlu bir ışık alanı görüntüleyicisi yaptılar. Ultra kompakt, yüksek boyutlu bilgi algılama ve görüntüleme algılama için bu çığır açan sonuçlar yeni bir yol açıyor.
Bu yöntemin ultra geniş bant algılama potansiyeline sahip olduğu anlaşılmıştır ve önerilen yöntem daha yüksek boyutlu ışık alanı algılaması elde etmek için görüntü işleme, aralık belirleme ve diğer işlevlerle daha fazla entegre edilebilir. Aynı zamanda, ince film yapıları yerine fotonik kristaller, süper yüzeyler ve iki boyutlu malzemeler kullanımı algılama çözünürlüğünü ve entegrasyon yeteneklerini daha da iyileştirebilir.
Ayrıca, araştırma ekibinin gelecekteki araştırma yönlerinden biri de, çözüm yeteneğini artırmak ve gereken önsel veri miktarını azaltmak için fiziksel modeli derin öğrenmeyle organik olarak birleştirmektir.
İlgili sonuçlar Nature dergisinde yayımlandı. Çin Bilimler Akademisi (CIO) Changchun Optik Mekanik Enstitüsü'nden doktora öğrencileri Yandong Fan, Weian Huang ve Fei Zhu makalenin eş birinci yazarları, Çin Bilimler Akademisi (CIO) Changchun Optik Mekanik Enstitüsü'nden araştırmacı Wei Li, yardımcı araştırmacı Chunqi Jin ve Singapur Ulusal Üniversitesi'nden (NUS) Prof. Cheng-Wei Qiu ise eş yazarlar olarak yer aldı.