Ingeniører ved UCLA Samueli School of Engineering har introduceret en universel ramme for Point Spred -funktion (PSF) -teknik, hvilket muliggør syntese af vilkårlige, rumligt varierende 3D PSF’er ved hjælp af diffraktive optiske processorer. Forskningen offentliggøres i tidsskriftet Lys: Videnskab og applikationer.
Denne ramme giver mulighed for avancerede billeddannelsesfunktioner – såsom snapshot 3D multispektral billeddannelse – uden behovet for spektrale filtre, aksial scanning eller digital rekonstruktion.
PSF Engineering spiller en betydelig rolle i moderne mikroskopi, spektroskopi og beregningsmæssig billeddannelse. Konventionelle teknikker anvender typisk fasemasker i elevplanet, som begrænser kompleksiteten og matematisk repræsentation af de opnåelige PSF -strukturer.
Den fremgangsmåde, der er udviklet på UCLA, muliggør vilkårlige, rumligt varierende 3D PSF -teknik gennem en række passive overflader, der er optimeret ved hjælp af dybe læringsalgoritmer, hvilket danner en fysisk diffraktiv optisk processor.
Gennem omfattende analyser viste forskerne, at disse diffraktive processorer kan tilnærme enhver lineær transformation mellem 3D -optisk intensitetsfordeling i input- og outputmængderne. Dette muliggør præcis, diffraktionsbegrænset kontrol af lys i tre dimensioner, der baner vejen for stærkt tilpassede og sofistikerede optiske funktioner til 3D-optisk informationsbehandling.
Ved fælles teknik de rumlige og spektrale egenskaber ved 3D PSF’er understøtter rammen kraftfulde billeddannelsesmetoder såsom snapshot 3D multispektral billeddannelse – opnået uden mekanisk scanning, spektrale filtre eller beregning efter behandling. Denne altoptiske tilgang giver uovertruffen alsidighed til højhastighedsoptiske systemer med høj kapacitet.
Dette arbejde markerer et betydeligt springbræt for fremtidige fremskridt inden for beregningsmæssig billeddannelse, optisk sensing og spektroskopi samt 3D-optisk informationsbehandling. Potentielle applikationer inkluderer kompakte multispektrale billedmænd, 3D-mikroskopiplatforme med høj kapacitet og nye optiske data-kodningssystemer og transmissionssystemer.
Undersøgelsen blev udført af Dr. MD Sadman Sakib Rahman og Dr. Aydogan Ozcan i UCLA Electrical and Computer Engineering Department og California Nanosystems Institute (CNSI).