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第一作者：范延?xùn)|，黃偉安，朱菲

通訊作者：李煒，靳淳淇，?仇成偉?

通訊單位：中國科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所，新加坡國立大學(xué)

論文速覽

光的強(qiáng)度、偏振和波長(zhǎng)是光的固有特性。其中，使用任意混合的偏振和光譜信息來表征光是一個(gè)非常重要的問題。盡管在偏振計(jì)和光譜儀的設(shè)計(jì)上進(jìn)行大量研究，但同時(shí)產(chǎn)生光的強(qiáng)度、偏振和光譜的高維特征還具有挑戰(zhàn)性，并且通常需要在空間或時(shí)間域中對(duì)偏振和/或波長(zhǎng)敏感元件進(jìn)行復(fù)雜的集成。

基于此，作者證明了具有空間和頻率色散的簡(jiǎn)單薄膜界面可以在波矢量域中投射和定制偏振和頻譜響應(yīng)。通過這種方法，可以將高維光信息編碼成單次成像，并借助深度殘差網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行解碼。本工作不僅可以通過單一器件和單一測(cè)量在寬帶頻譜上實(shí)現(xiàn)任意混合全-Stokes偏振態(tài)的光的全面表征，而且還提供了與最先進(jìn)的單一用途小型化偏光計(jì)或光譜儀相當(dāng)?shù)男阅堋１痉椒梢院苋菀椎赜米鳜F(xiàn)有成像平臺(tái)的無對(duì)準(zhǔn)改造，為超緊湊和高維光探測(cè)和成像開辟了新途徑。

圖文導(dǎo)讀

圖1：現(xiàn)有光探測(cè)方法與提出的高維光電探測(cè)器

圖2：高維光電探測(cè)器的性能

圖3：利用改進(jìn)的ResNet-18模型來智能檢測(cè)偏振和光譜信息

圖4：高維光電探測(cè)器和成像儀。

總結(jié)展望

本研究成功展示了一種非局部高維光探測(cè)器，能夠以高分辨率解碼復(fù)雜光場(chǎng)中的任意偏振狀態(tài)和光譜信息。結(jié)合商業(yè)化的微透鏡和傳感器陣列，該方法可以作為一個(gè)緊湊、免校準(zhǔn)、單次獲取的成像器。該方法的非局部性避免了橫向非均勻性，而利用縱向非均勻的設(shè)計(jì)自由度，自然展現(xiàn)出固有的超寬帶潛力。

計(jì)算結(jié)果表明，該方法具有從400納米到10微米的超寬帶光探測(cè)潛力。此外，該方法還可以與光子晶體、超表面、2D材料和扭曲光子系統(tǒng)等進(jìn)一步集成，以顯著提高檢測(cè)分辨率。未來，該方法有望整合非局部空間壓縮、邊緣檢測(cè)和距離測(cè)量等能力，實(shí)現(xiàn)更高維度的檢測(cè)。

文獻(xiàn)信息

標(biāo)題：Dispersion-assisted high-dimensional photodetector

期刊：Nature

DOI：10.1038/s41586-024-07398-w

原創(chuàng)文章，作者：計(jì)算搬磚工程師，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來源華算科技，注明出處：http://m.xiubac.cn/index.php/2024/05/17/ba47f3b12a/

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