論文の概要: Universal Polarization Transformations: Spatial programming of
polarization scattering matrices using a deep learning-designed diffractive
polarization transformer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.05724v1
- Date: Wed, 12 Apr 2023 09:28:53 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-13 15:41:49.408340
- Title: Universal Polarization Transformations: Spatial programming of
polarization scattering matrices using a deep learning-designed diffractive
polarization transformer
- Title（参考訳）: 普遍偏光変換:深層学習による回折偏光変換を用いた偏光散乱行列の空間計画
- Authors: Yuhang Li, Jingxi Li, Yifan Zhao, Tianyi Gan, Jingtian Hu, Mona
Jarrahi, Aydogan Ozcan
- Abstract要約: このフレームワークは、等方性拡散層の間に位置する様々な角度の線形偏光子の2次元配列からなる。
スペクトルのテラヘルツ部分におけるこの普遍偏光変換の枠組みを実験的に検証した。
このフレームワークは、普遍的な偏光制御のための新しい光学デバイスを開発するための新しい道を開く。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 18.55460674626828
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We demonstrate universal polarization transformers based on an engineered
diffractive volume, which can synthesize a large set of arbitrarily-selected,
complex-valued polarization scattering matrices between the polarization states
at different positions within its input and output field-of-views (FOVs). This
framework comprises 2D arrays of linear polarizers with diverse angles, which
are positioned between isotropic diffractive layers, each containing tens of
thousands of diffractive features with optimizable transmission coefficients.
We demonstrate that, after its deep learning-based training, this diffractive
polarization transformer could successfully implement N_i x N_o = 10,000
different spatially-encoded polarization scattering matrices with negligible
error within a single diffractive volume, where N_i and N_o represent the
number of pixels in the input and output FOVs, respectively. We experimentally
validated this universal polarization transformation framework in the terahertz
part of the spectrum by fabricating wire-grid polarizers and integrating them
with 3D-printed diffractive layers to form a physical polarization transformer
operating at 0.75 mm wavelength. Through this set-up, we demonstrated an
all-optical polarization permutation operation of spatially-varying
polarization fields, and simultaneously implemented distinct spatially-encoded
polarization scattering matrices between the input and output FOVs of a compact
diffractive processor that axially spans 200 wavelengths. This framework opens
up new avenues for developing novel optical devices for universal polarization
control, and may find various applications in, e.g., remote sensing, medical
imaging, security, material inspection and machine vision.
- Abstract（参考訳）: 本研究では,任意の位置の偏光状態と入力フィールドオブビュー(fov)間の任意に選択された複素値の偏光散乱行列を合成できる,工学的回折体積に基づく普遍偏光トランスを示す。
本フレームワークは,等方性拡散層間に位置決めされる多角性線形偏光器の2次元アレイから構成され,それぞれが最適化可能な透過係数を持つ数万の拡散特性を含む。
本研究では,N_i と N_o が入力と出力の FOV の画素数を表すため,N_i x N_o = 10,000 個の異なる空間符号化偏光散乱行列を単一拡散体積内に無視可能な誤差で実装できることを実証した。
本研究では, ワイヤグリッド偏光子を作製し, 3dプリント回折層と一体化し, 0.75 mm 波長の物理偏光トランスを形成することにより, スペクトルのテラヘルツ部におけるこの普遍偏光変換の枠組みを実験的に検証した。
この設定により、空間変動分極場の全光偏光置換動作を実証し、200波長の軸にまたがるコンパクト回折プロセッサの入力と出力のfov間に異なる空間エンコードされた偏光散乱行列を同時に実装した。
このフレームワークは、ユニバーサル偏光制御のための新しい光学デバイスを開発するための新しい道を開き、リモートセンシング、医療画像、セキュリティ、材料検査、機械ビジョンなどの様々な応用を見出すことができる。
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