Un team di ingegneri e ricercatori dell'UCLA ha sviluppato un nuovo metodo per modellare gli impulsi luminosi creando reti fisiche composte da strati appositamente progettati. Questi livelli sono progettati utilizzando l'apprendimento profondo e quindi fabbricati utilizzando la stampa 3D e impilati insieme, uno dopo l'altro, formando una rete ottica in grado di eseguire vari compiti computazionali utilizzando onde ottiche e diffrazione della luce. Studi precedenti hanno dimostrato la classificazione completamente ottica e il riconoscimento delle immagini utilizzando queste reti diffrattive progettate per l'apprendimento profondo.

In questo recente lavoro, pubblicato in Comunicazioni sulla natura , I ricercatori dell'UCLA hanno creato reti ottiche diffrattive che possono ricevere un impulso luminoso in ingresso e farlo passare attraverso strati appositamente progettati per modellare l'impulso in uscita che sta lasciando la rete ottica in una forma d'onda temporale desiderata. Questa rete di formazione dell'impulso è stata dimostrata per la prima volta in terahertz parte dello spettro elettromagnetico, che mostra la sintesi di varie forme di impulsi terahertz. Controllando con precisione sia la fase che l'ampiezza di un impulso di ingresso a banda larga su un continuum di lunghezze d'onda, è stata dimostrata la generazione di diverse forme di impulso con varie larghezze di impulso.

Questo approccio di modellazione dell'impulso è composto da strati diffrattivi passivi che non consumano energia e può essere utilizzato per progettare direttamente impulsi terahertz generati attraverso, Per esempio, laser a cascata quantica, circuiti allo stato solido e acceleratori di particelle. Un altro grande vantaggio di questo approccio basato sull'apprendimento profondo è che è versatile e può essere facilmente adattato per ingegnerizzare impulsi terahertz indipendentemente dal loro stato di polarizzazione, qualità del raggio o aberrazioni.

Professor Aydogan Ozcan, Volgenau Chair for Engineering Innovation e Professore del Cancelliere di ingegneria elettrica e informatica presso l'UCLA, ha sottolineato che questo quadro può essere applicato ad altre parti dello spettro elettromagnetico per modellare gli impulsi ottici e troverà ampio uso in varie applicazioni, come nell'imaging ultrarapido, spettroscopia e telecomunicazioni ottiche. Le reti ottiche diffrattive aprono una miriade di nuove opportunità di progettazione, specialmente nella parte terahertz dello spettro, dove i dispositivi e i componenti esistenti hanno alcune importanti limitazioni, ha aggiunto la professoressa Mona Jarrahi dell'UCLA.