Lihat Hanya Apa yang Seharusnya Anda Lihat: Teknologi Pencitraan UCLA yang Mengubah Permainan

Penggambaran artistik jaringan optik difraktif piramida untuk pembesaran dan demagnifikasi gambar searah. Kredit: Ozcan Lab @ UCLA, diedit

Jaringan saraf dalam difraktif, khususnya jaringan optik berstruktur piramida yang dikembangkan oleh Universitas California, CaliforniaTim ', mewakili lompatan signifikan dalam teknologi optik.

Desain piramida ini mengoptimalkan ketepatan dan pembesaran gambar dalam arah tertentu, membatasinya dalam arah yang berlawanan. Divalidasi oleh Terahertz pengujian pencahayaan, jaringan ini terbukti efektif dalam memperbesar dan mengecilkan gambar dengan tinggi ketepatanmembuka pintu untuk aplikasi di bidang telekomunikasi, privasi, dan pertahanan.

Peneliti UCLA memperkenalkan desain inovatif untuk jaringan saraf dalam difraktif (D²NN). Arsitektur baru ini, yang disebut Pyramid-D²NN (P-D²NN), menghasilkan pembesaran dan demagnifikasi gambar searah, sehingga secara signifikan mengurangi jumlah fitur difraktif yang diperlukan. Hasil ini memiliki aplikasi luas dalam komunikasi optik, pengawasan, dan isolasi perangkat fotonik.

Jaringan Syaraf Dalam Difraktif

Jaringan saraf dalam difraktif (D²NN) adalah sistem optik yang terdiri dari lapisan transmisif berurutan yang dioptimalkan melalui pembelajaran mendalam untuk melakukan tugas komputasi dengan cara serba optik.

Tim peneliti UCLA, yang dipimpin oleh Profesor Aydogan Ozcan, telah mengembangkan jaringan optik difraktif berstruktur piramida, yang menskalakan lapisan-lapisannya secara piramidal untuk menyelaraskan dengan arah pembesaran atau demagnifikasi gambar. Desain ini memastikan pembentukan gambar dengan ketelitian tinggi dalam satu arah sambil menghambatnya dalam arah yang berlawanan, sehingga menghasilkan pencitraan searah dengan derajat kebebasan difraktif yang lebih sedikit. Para peneliti juga menunjukkan bahwa dengan mengalirkan beberapa PD²Modul NN, faktor pembesaran yang lebih tinggi dapat dicapai, memamerkan modularitas dan skalabilitas sistem.

Kemajuan dalam Pencitraan Unidirectional

PD²Arsitektur NN divalidasi secara eksperimental menggunakan iluminasi terahertz (THz). Lapisan difraksi, yang dibuat melalui pencetakan 3D, diuji di bawah iluminasi THz gelombang kontinu. Hasil eksperimen, yang melibatkan berbagai desain untuk pembesaran dan peredupan, sangat cocok dengan simulasi numerik. Keluaran dalam arah maju secara akurat mencerminkan gambar masukan yang diperbesar atau diperedupkan, sementara keluaran dalam arah mundur menghasilkan hasil yang intensitasnya rendah dan tidak informatif, seperti yang diinginkan untuk pencitraan searah.

Aplikasi dan Prospek Masa Depan

PD²Kemampuan kerangka kerja NN untuk menekan transmisi energi mundur sambil menyebarkan sinyal asli ke dalam derau yang tidak dapat dirasakan pada keluaran menjadikannya alat yang menjanjikan untuk berbagai aplikasi. Ini termasuk isolasi optik untuk perangkat fotonik, pemisahan pemancar dan penerima dalam telekomunikasi, komunikasi optik yang dilindungi privasi, dan pengawasan.

Selain itu, pengoperasian sistem yang tidak sensitif terhadap polarisasi dan kemampuan untuk mengirimkan sinar terstruktur berkekuatan tinggi ke objek goal sambil melindungi sumber dari serangan balik menyoroti potensinya dalam berbagai aplikasi terkait pertahanan.

Referensi: “Jaringan optik difraksi piramida untuk pembesaran dan demagnifikasi gambar searah” oleh Bijie Bai, Xilin Yang, Tianyi Gan, Jingxi Li, Deniz Mengu, Mona Jarrahi dan Aydogan Ozcan, 31 Juli 2024, Cahaya: Sains dan Aplikasi.
DOI: 10.1038/s41377-024-01543-w

Penulis artikel ini meliputi Bijie Bai, Xilin Yang, Tianyi Gan, Jingxi Li, Deniz Mengu, Mona Jarrahi, dan Aydogan Ozcan, yang berafiliasi dengan Jurusan Teknik Elektro dan Komputer UCLA. Profesor Ozcan juga menjabat sebagai direktur asosiasi California NanoSystems Institute (CNSI).

Penelitian ini didukung oleh Kantor Penelitian Angkatan Laut AS (ONR).