创新的平面光学器件将迎接下一次技术革命

2021-03-11 13:18:37

沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)计算机,电气与数学科学与工程(CEMSE)部门Primalight实验室的Andrea Fratalocchi教授领导的小组在《光明:科学与应用》一书中发表了一篇新论文。推出了采用廉价半导体制造的,获得专利的,可扩展的新型平面光学技术。

KAUST设计的技术利用了光学纳米谐振器以前无法识别的方面,光学纳米谐振器被证明具有完全等同于前馈深层神经网络的物理层。

Fratalocchi解释说:“我们所取得的成就是覆盖平坦表面的技术过程,在光学术语中,这称为'平坦光学器件',其'物理'神经单元能够像神经网络一样处理光。电信号。”

这些创新的平面光学器件在超薄表面的可见光范围内实现了接近统一的效率(高达99%),从而在具有所需波阵面形状的透射和反射中提供宽带和矢量光控制。此外,纳米形状的硅表面超薄(60纳米厚,1 nm = 1/1000000 of 1mm),可以在柔性表面上定制。

用于设计纳米表面的程序可在KAUST的Shaheen-II超级计算机上运行,​​该计算机是Cray XC40,可提供7.2 Pflop / s的理论峰值性能,并由Fratalocchi及其工程师开发的基于规则的进化设计软件的自主学习框架执行。团队。

“我们已经开发了一个程序,该程序使用人工智能来设计纳米谐振器。该算法使用进化技术进行工作:简单来说,该算法能够自我训练,并在每个循环后改善其结果,从而每次产生可提高效率的表面时,在我们的文章中,我们展示了实验性组件,其性能比平面光学器件或从领先公司(例如Thorlabs和Newport)获得的商用设备中的最新技术要好。”

KAUST研究团队目前正计划使用平面光学器件来开发新的平面器件,这可能会革命性地改变基于体光学器件的旧技术。在这些创新中,Ftalalocchi和他的团队正在构建人眼摄像头,这是一种生物传感器,能够“读取”感染了疟疾和新型显示器的细胞。

Fratalocchi解释说:“实际上有无数的应用,因为从原则上讲几乎所有现有的测量系统都可以用它们的经济高效的紧凑型平面光学系统来代替。我们正在开发一种统计学习方法,对于任何给定的测量方法任务是设计一个相应的平面,将该度量编码为单个光学图像或徽标。通过这种方法,整个传感和计量领域都可以成为基于非线性徽标的自然语言处理。”

Fratalocchi补充说:“我们目前的项目之一是一种平板相机,其视觉效果甚至比人眼还要好,这仅限于使用三种主要的彩色视觉接收器。无论体积如何,我们都可以使任何组件小型化。” “这里的关键概念是神经网络是可以学习任何功能的通用逼近器。因此,我们可以训练平面光学器件,以在较小的空间内执行任何任务或电子系统当前执行的一系列任务。并以光速前进。”

Fratalocchi总结说:“有了适当的资金和资源,在五到十年的时间内,当今大多数笨重的技术将缩小到袖珍大小,这与上世纪末电子业经历的类似革命一样。”

郑重声明:本文版权归原作者所有,转载文章仅为传播更多信息之目的,如作者信息标记有误,请第一时间联系我们修改或删除,多谢。