論文の概要: Deep Learning Empowered Sub-Diffraction Terahertz Backpropagation Single-Pixel Imaging

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.07839v2
• Date: Sun, 03 Aug 2025 08:58:27 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-05 14:07:56.778849
• Title: Deep Learning Empowered Sub-Diffraction Terahertz Backpropagation Single-Pixel Imaging
• Title（参考訳）: ディープラーニングを用いたサブ回折テラヘルツバックプロパゲーション単画素イメージング
• Authors: Yongsheng Zhu, Shaojing Liu, Ximiao Wang, Runli Li, Haili Yang, Jiali Wang, Hongjia Zhu, Yanlin Ke, Ningsheng Xu, Huanjun Chen, Shaozhi Deng,
• Abstract要約: テラヘルツ単画素イメージング(THz SPI)は、THz焦点平面アレイに関連する課題を克服する可能性について広く注目を集めている。 本稿では,サブ回折THzバックプロパゲーションSPI手法を提案する。 連続波 0.36-THz (lambda0 = 833.3 mum) で物体を照らす。 送信されたTHz波は500mのシリコンウエハ上に生成された予め配列されたパターンによって変調され、その後遠視野単画素検出器によって記録される。 物理的SPIに拘束された未学習ニューラルネットワーク
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.196682203233596
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Terahertz single-pixel imaging (THz SPI) has garnered widespread attention for its potential to overcome challenges associated with THz focal plane arrays. However, the inherently long wavelength of THz waves limits imaging resolution, while achieving subwavelength resolution requires harsh experimental conditions and time-consuming processes. Here, we propose a sub-diffraction THz backpropagation SPI technique. We illuminate the object with continuous-wave 0.36-THz radiation ({\lambda}0 = 833.3 {\mu}m). The transmitted THz wave is modulated by prearranged patterns generated on a 500-{\mu}m-thick silicon wafer and subsequently recorded by a far-field single-pixel detector. An untrained neural network constrained with the physical SPI process iteratively reconstructs the THz images with an ultralow sampling ratio of 1.5625%, significantly reducing the long sampling times. To further suppress the THz diffraction-field effects, a backpropagation SPI from near field to far field is implemented by integrating with a THz physical propagation model into the output layer of the network. Notably, using the thick wafer where THz evanescent field cannot be fully recorded, we achieve a spatial resolution of 118 {\mu}m (~{\lambda}0/7) through backpropagation SPI, thus eliminating the need for ultrathin photomodulators. This approach provides an efficient solution for advancing THz microscopic imaging and addressing other inverse imaging challenges.
• Abstract（参考訳）: テラヘルツ単画素イメージング(THz SPI)は、THz焦点平面アレイに関連する課題を克服する可能性について広く注目を集めている。 しかし、THz波の本質的に長い波長は画像分解能を制限し、サブ波長分解能を達成するには厳しい実験条件と時間を要する。 本稿では,サブ回折THzバックプロパゲーションSPI手法を提案する。 連続波 0.36-THz ({\lambda}0 = 833.3 {\mu}m) で物体を照らす。 送信された THz 波は 500-{\mu}m のシリコンウエハ上に生成された事前配列パターンによって変調され、その後遠距離場単画素検出器によって記録される。 物理SPIプロセスに制約された未学習のニューラルネットワークは、THz画像を1.5625%の超低サンプリング比で反復的に再構成し、長いサンプリング時間を著しく短縮する。 さらに、THz回折場効果を抑制するために、ネットワークの出力層にTHz物理伝搬モデルを統合することにより、近接場から遠方場へのバックプロパゲーションSPIを実現する。 特に、 THz のエバネッセント場を完全に記録できない厚いウェハを用いて、バックプロパゲーション SPI による空間分解能 118 {\mu}m (~{\lambda}0/7) を達成し、超薄光変調器の必要性を排除した。 このアプローチは、THz顕微鏡画像の進行と、他の逆イメージング課題への対処に効率的なソリューションを提供する。

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