La polarimetria gioca un ruolo chiave in ampie applicazioni, dal telerilevamento all'astronomia, alla biologia e alla microscopia. I tradizionali sistemi di polarimetria sono dotati di una serie di polarizzatori, piastre d'onda, divisori di fascio o filtri, rendendo i sistemi ingombranti e complessi.
Metasurface, un nuovo dispositivo ottico piatto emergente con capacità flessibile di manipolazione della luce, offre potenziali possibilità per la polarimetria compatta. Basandosi su metasurface, una nota startup chiamata Metalenz, ha anche lanciato un Polar ID per prodotti di consumo, che cattura le caratteristiche uniche di polarizzazione del viso per ottenere una funzione di sblocco facciale ad alta sicurezza.
Finora, la polarimetria basata sulla metasuperficie può essere divisa in due categorie, una è di tipo metalens, raggiunge i parametri di Stokes attraverso le intensità di fuoco sotto diversi bias di polarizzazione, che inevitabilmente soffrono della limitata risoluzione spaziale trasversale.
L'altro è del tipo a reticolo, l'ottica Matrix Fourier consente la suddivisione della luce con diverse polarizzazioni in diversi ordini di diffrazione, e la propagazione e la combinazione di una lente occuperebbero un volume sostanziale di spazio. Tuttavia, con lo sviluppo dell'ottica moderna, la richiesta di maggiore compattezza e risoluzione spaziale sta crescendo.
In un nuovo articolo pubblicato su Light:Science &Applications , un team di scienziati, guidato dal professor Tao Li dell'Università di Nanchino, in Cina, ha sviluppato un metodo interferometrico non interleaved per analizzare le polarizzazioni basato su una metasuperficie chirale tricanale a strato singolo.
Con l'incorporazione di una rete neurale convoluzionale profonda, la polarimetria può funzionare in modo veloce, robusto e accurato. È adatto sia per misurazioni di polarizzazione spazialmente uniforme che non uniforme con requisiti di elevata risoluzione spaziale. Il metodo riportato presenta i pregi della compattezza e dell'elevata risoluzione spaziale e ispirerebbe una progettazione più intrigante per il rilevamento e il rilevamento.
Diversamente dagli altri schemi che ottengono i parametri di Stokes attraverso le intensità del fuoco sotto diverse polarizzazioni con diverse metasuperfici, questo lavoro risolve le polarizzazioni misurando direttamente l'intensità e la differenza di fase con una singola metasuperficie chirale. Può supportare la risoluzione della polarizzazione di raggi vettoriali composti da polarizzazioni lineari, circolari e varie ellittiche. I ricercatori riassumono il principio di funzionamento della loro polarimetria:
"Progettiamo una metasuperficie chirale per modulare la copolarizzazione e due polarizzazioni incrociate in modo indipendente. Con le tre linee focali visualizzate e i punti di intersezione, è possibile ottenere il contrasto di ampiezza e la differenza di fase dei componenti RCP e LCP per recuperare le informazioni sulla polarizzazione. La capacità di modulazione a tre canali consente la polarimetria con vantaggi di elevata risoluzione spaziale."
"È stata costruita una rete neurale convoluzionale profonda per rendere la polarimetria solida con l'ambiente e i risultati vengono forniti in tempi molto rapidi", hanno aggiunto.
"La tecnica presentata può essere utilizzata per analizzare gli stati di polarizzazione spazialmente non uniformi come il fascio vettoriale. Oggetti con caratteristiche morfologiche simili mentre diverse caratteristiche di polarizzazione possono anche essere facilmente distinti attraverso la metasuperficie. Lo schema proposto può senza dubbio estendersi ad altre bande spettrali e rispettare gli standard requisiti prestazionali migliorati dell'ottica moderna", prevedono.
Ulteriori informazioni: Chen Chen et al, Polarimetria ad alta risoluzione spaziale assistita dalla rete neurale con metasuperfici chirali non interlacciate, Luce:scienza e applicazioni (2023). DOI:10.1038/s41377-023-01337-6
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