中新網長春5月16日電 (記者 郭佳)記者16日從中國科學院長春光機所獲悉，該所科研人員發現了高維度光場信息探測新方法，在高維光場探測領域取得突破性科研進展。
該研究近期在國際權威學術期刊《自然》發表，題目為“Dispersion-assisted High-dimensional Photodetector”(色散輔助的高維光電探測器)。這是該所首次以第一完成單位在《自然》發表論文。
高維度光場探測方法的工作原理示意圖。 中國科學院長春光機所供圖光場包含強度、偏振、頻率、相位等多個維度的信息，在光通信、遙感、工業檢測、醫療診斷、化學分析等領域具有巨大的應用價值。傳統光電探測器僅限于測量光強度，現有的偏振和光譜探測器通常通過在時間或空間上集成多個偏振或波長敏感元件來增強探測能力，并且通常僅能測量固定波長下的強度和偏振或均勻偏振下的強度和波長信息。
然而，在自然界的很多場景中，光場可能在寬光譜范圍內攜帶任意的偏振和強度變化，而現有探測器難以實現對這種高維度信息的探測。對此，中國科學院長春光機所研究團隊與合作者在國際上首次利用單個器件通過單次測量，對寬帶光譜范圍內具有任意變化的偏振和強度的高維光場進行了全面表征，取得了高維度光場信息探測這一突破性進展。
該研究利用光學界面的空間色散和頻率色散特性，在波矢空間對偏振和光譜響應進行調控，將高維光場的信息全部映射到單次成像結果之中，再配合深度學習方法來解碼偏振和光譜信息，最終實現高維度光信息的探測。
此外，通過簡單地將薄膜與微透鏡陣列和成像傳感器陣列進行“三明治”式的組合，還能夠實現無需對準、單次測量的超集成高維光場成像儀。這一突破性成果為超緊湊、高維度的信息探測和成像探測開辟了一條新途徑。
研究團隊指出，這種方法具有超寬帶探測的潛力，并且利用這種波矢空間的響應能力，所提出的方法可以進一步與圖像處理、測距等功能相集成，以實現更高維度的光場探測。此外，進一步對其中的物理模型與深度學習進行有機結合，以增強解算能力并降低所需先驗數據量，也是未來的研究方向。
中國科學院長春光機所博士生范延東、黃偉安和朱菲為論文的共同第一作者，中國科學院長春光機所研究員李煒、助理研究員靳淳淇和新加坡國立大學教授仇成偉為共同通訊作者。(完)