Les ingénieurs de l'UCLA Samueli School of Engineering ont introduit un cadre universel pour l'ingénierie de la fonction de propagation ponctuelle (PSF), permettant la synthèse de PSF 3D variant spatialement et variant spatialement en utilisant des processeurs optiques diffractifs. La recherche est publiée dans la revue Lumière: Science et applications.
Ce cadre permet des capacités d'imagerie avancées, comme une imagerie multispectrale 3D instantanée, sans la nécessité de filtres spectraux, de numérisation axiale ou de reconstruction numérique.
L'ingénierie PSF joue un rôle important dans la microscopie moderne, la spectroscopie et l'imagerie informatique. Les techniques conventionnelles utilisent généralement des masques de phase au plan de l'élève, ce qui limite la complexité et la représentation mathématique des structures PSF réalisables.
L'approche développée à l'UCLA permet une ingénierie PSF 3D variable arbitraire et variant spatialement à travers une série de surfaces passives optimisées à l'aide d'algorithmes d'apprentissage en profondeur, formant un processeur optique diffractif physique.
Grâce à des analyses approfondies, les chercheurs ont montré que ces processeurs diffractifs peuvent se rapprocher de toute transformation linéaire entre les distributions d'intensité optique 3D dans les volumes d'entrée et de sortie. Cela permet un contrôle précis et limité par diffraction de la lumière en trois dimensions, ouvrant la voie à des fonctions optiques hautement personnalisées et sophistiquées pour le traitement des informations optiques 3D.
En gérant conjointement les propriétés spatiales et spectrales des PSF 3D, le cadre prend en charge des modalités d'imagerie puissantes telles que l'imagerie multispectrale 3D instantanée – a été constituée sans balayage mécanique, filtres spectraux ou post-traitement de calcul. Cette approche tout optique offre une polyvalence inégalée pour les systèmes optiques à haut débit et à haut débit.
Ce travail marque un tremplin significatif pour les progrès futures de l'imagerie informatique, de la détection optique et de la spectroscopie, ainsi que du traitement optique de l'information 3D. Les applications potentielles comprennent des imageurs multispectraux compacts, des plates-formes de microscopie 3D à haut débit et de nouveaux systèmes de codage et de transmission de données optiques.
L'étude a été menée par le Dr MD Sadman Sakib Rahman et le Dr Aydogan Ozcan au service d'ingénierie électrique et informatique de l'UCLA et du California Nanosystems Institute (CNSI).
