光信息處理是光學(xué)和光子學(xué)研究人員越來越感興趣的話題。除了尋求一種能效高、速度快的電子計(jì)算替代品以滿足未來計(jì)算需求外，這種興趣還受到自動(dòng)駕駛汽車等新興技術(shù)的推動(dòng)，在這些技術(shù)中，對(duì)自然場(chǎng)景的超快速處理至關(guān)重要。由于自然光照條件大多涉及空間非相干光，在非相干光下處理視覺信息對(duì)于各種成像和傳感應(yīng)用至關(guān)重要。此外，在微米和納米尺度上進(jìn)行高分辨率成像的最先進(jìn)的顯微鏡技術(shù)也依賴于樣品的熒光光發(fā)射等空間非相干過程。

在《光：科學(xué)與應(yīng)用》（Light: Science & Applications）雜志上發(fā)表的一篇文章中，美國加州大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)電氣和計(jì)算機(jī)工程系的Aydogan Ozcan教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了設(shè)計(jì)全光學(xué)空間非相干光通用線性處理器的方法。這種處理器包括一組結(jié)構(gòu)工程表面，利用這些結(jié)構(gòu)表面對(duì)光的連續(xù)衍射，在不使用外部數(shù)字計(jì)算能力的情況下，對(duì)輸入光場(chǎng)進(jìn)行所需的線性變換。

使用空間非相干衍射處理器的通用線性強(qiáng)度轉(zhuǎn)換

UCLA的研究人員報(bào)告了基于深度學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)方法，可以使用空間非相干光的光強(qiáng)度進(jìn)行任意的線性變換。這些衍射光學(xué)處理器一旦使用平版印刷或3D打印技術(shù)制造，就可以對(duì)任何輸入光強(qiáng)度模式進(jìn)行任意選擇的線性變換，并準(zhǔn)確地在輸出端顯示出遵循所學(xué)習(xí)的期望函數(shù)的正確模式。研究人員還證明，使用空間非相干寬帶光，可以同時(shí)進(jìn)行多個(gè)線性強(qiáng)度變換，每個(gè)空間非相干照明波長都分配了一個(gè)獨(dú)特的不同的變換。

這些發(fā)現(xiàn)在許多領(lǐng)域都有廣泛的意義，包括全光學(xué)信息處理和具有空間和時(shí)間非相干光的視覺計(jì)算，就像在自然場(chǎng)景中遇到的那樣。此外，該框架在具有空間變化的工程點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(PSFs)的計(jì)算顯微鏡和非相干成像中具有巨大的應(yīng)用潛力。

這項(xiàng)工作的作者是加州大學(xué)洛杉磯分校塞繆爾工程學(xué)院的Md Sadman Sakib Rahman、楊希林、李京西、白碧杰和Aydogan Ozcan。

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