Учёные создали первый в мире оптический процессор для однонаправленной визуализации

Создание многослойных дифракционных оптических процессоров на пластинах для однонаправленной визуализации в видимом спектре. Исследователи из UCLA и Broadcom представили дизайн и производство широкополосного однонаправленного формирователя изображений, работающего в видимом спектре и нечувствительного к поляризации. Эта работа стала первым примером масштабируемого производства многослойных дифракционных процессоров для визуализации, что открывает возможности для интеллектуальной визуализации, оптических сенсоров, защиты конфиденциальности и всеоптической обработки информации. Автор: Ozcan Lab @ UCLA

Исследователи из Школы инженерии UCLA имени Сэмюэли в сотрудничестве с отделом оптических систем компании Broadcom Inc. разработали широкополосный формирователь изображений, который работает в видимом спектре и передаёт изображение только в одном направлении, эффективно подавляя его формирование в обратном направлении.

Устройство использует дифракционные структуры, созданные с помощью литографии на пластинах из высокочищенного плавленого кварца, что обеспечивает высокую оптическую прозрачность, термическую стабильность и сверхнизкие потери.

Результаты исследования опубликованы в журнале Light: Science & Applications.

Дифракционные оптические процессоры и метаповерхности играют важную роль в передовых технологиях оптических вычислений и вычислительной визуализации. Несмотря на перспективность, большинство подобных разработок ограничивались 2D-реализациями и более длинными волнами из-за сложностей нанопроизводства 3D-дифракционных структур.

Учёные из UCLA и Broadcom продемонстрировали, что их метод нанопроизводства в сочетании с обратным проектированием на основе глубокого обучения позволяет формировать изображение только в одном направлении — передавая его из поля зрения A в поле зрения B, — при этом блокируя и искажая изображение в обратном направлении (B → A). Это первая в мире реализация широкополосной однонаправленной визуализации в видимом спектре с использованием наноразмерных дифракционных элементов, оптимизированных с помощью ИИ.

Важно отметить, что высокопроизводительный процесс производства совместим с методами полупроводниковой промышленности, что открывает путь к интеграции с оптоэлектронными компонентами. Эта работа закладывает основу для будущих достижений в вычислительной визуализации, оптических сенсорах и обработке информации, включая компактные мультиспектральные камеры и системы защиты конфиденциальности.

Подробнее: Che-Yung Shen et al, Broadband Unidirectional Visible Imaging Using Wafer-Scale Nano-Fabrication of Multi-Layer Diffractive Optical Processors, Light: Science & Applications (2025). DOI: 10.1038/s41377-025-01971-2

Источник: UCLA Engineering Institute for Technology Advancement