【化工仪器网 项目成果】光场是指光在每个方向通过每个点的光量，也被用来描述通过空间中每个点和每个方向的光量的函数。具体来说，光场是空间中同时包含位置和方向信息的四维光辐射场的参数表示，是空间中所有光辐射函数的总体表示。它涵盖了光传输过程中的所有信息，包括光强度、位置、方向等。
光谱探测和偏振探测包括物体的物质组成和表面形状，在光通信、遥感、工业检测、医学诊断、化学分析、环境保护等领域具有应用价值。然而，传统的光电探测器仅限于测量光强度。现有的偏振和光谱探测器通常将多个偏振或波长敏感元件集成到时间或空间中，以提高探测能力。此外，目前的偏振和光谱探测器通常只能测量固定波长下的强度、偏振或均匀偏振下的强度和波长信息。然而，在自然界的许多场景中，光场可能会在宽光谱范围内带来任何偏振和强度变化，而现有的探测器很难检测到这种高维信息。
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所的李伟团队和合作伙伴首次通过单一测量，全面表达了宽带光谱范围内任意变化的偏振和强度，实现了高维光场信息检测。
本研究提出了利用光学界面的空间色散和频率色散特性来调节波矢空间的偏振和光谱响应的创新思想，可以将高维光场的所有信息映射到单个成像结果中。此外，本研究还解码了偏振和光谱信息，实现了与现有先进单一功能的小型偏振器或光谱仪相同的高维光信息探测精度。
同时，李伟团队简单地将薄膜与微透镜阵列和成像传感器阵列“三明治”结合起来，实现了无需对齐和单次测量的超集成高维光场成像仪。这一结果为超紧凑、高维度的信息探测和成像探测开辟了新的途径，预计将在未来的光学通信、光学成像、生物医学等领域得到应用。
研究发现，该方法具有超宽带探测的潜力；利用波矢空间的响应能力，该方法可以进一步集成图像处理、测距等功能，实现更高维度的光场探测。同时，研究表明，用光子晶体、超表面、二维材料代替薄膜结构可以进一步提高探测分辨率和集成能力。此外，未来的研究方向是将物理模型与深度学习有机结合，提高解算能力，减少所需的先验数据量。
Dispersion的相关研究成果-assisted High-dimensional 近日，Photodetector发表在《自然》中(Nature)上。
参考来源： 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
