Een team van UCLA-ingenieurs en onderzoekers heeft een nieuwe methode ontwikkeld om lichtpulsen vorm te geven door fysieke netwerken te creëren die zijn samengesteld uit speciaal ontworpen lagen. Deze lagen zijn ontworpen met behulp van deep learning en vervolgens gefabriceerd met behulp van 3D-printen en op elkaar gestapeld, de een volgt de ander op, het vormen van een optisch netwerk dat in staat is verschillende rekentaken uit te voeren met behulp van optische golven en lichtdiffractie. Eerdere studies toonden een volledig optische classificatie en herkenning van afbeeldingen aan met behulp van deze door deep learning ontworpen diffractieve netwerken.

In dit recente werk gepubliceerd in Natuurcommunicatie , UCLA-onderzoekers creëerden diffractieve optische netwerken die een ingangslichtpuls kunnen opnemen en deze door speciaal ontworpen lagen kunnen leiden om de uitgangspuls die het optische netwerk verlaat in een gewenste tijdelijke golfvorm te vormen. Dit pulsvormende netwerk werd voor het eerst gedemonstreerd in een terahertz-deel van het elektromagnetische spectrum, toont de synthese van verschillende vormen van terahertz-pulsen. Door zowel de fase als de amplitude van een breedbandingangspuls nauwkeurig te regelen over een continuüm van golflengten, het genereren van verschillende pulsvormen met verschillende pulsbreedtes werd gedemonstreerd.

Deze pulsvormende benadering bestaat uit passieve diffractieve lagen die geen stroom verbruiken en kan worden gebruikt om direct terahertz-pulsen te genereren die worden gegenereerd door, bijvoorbeeld, kwantum cascade lasers, vastestofcircuits en deeltjesversnellers. Een ander groot voordeel van deze op diep leren gebaseerde benadering is dat deze veelzijdig is en gemakkelijk kan worden aangepast om terahertz-pulsen te ontwikkelen, ongeacht hun polarisatiestatus, straalkwaliteit of aberraties.

Professor Aydogan Ozcan, Volgenau Chair for Engineering Innovation en een Chancellor's Professor of Electrical and Computer Engineering aan de UCLA, benadrukte dat dit raamwerk kan worden toegepast op andere delen van het elektromagnetische spectrum om optische pulsen vorm te geven en breed zal worden gebruikt in verschillende toepassingen, zoals bij ultrasnelle beeldvorming, spectroscopie en optische telecommunicatie. Diffractieve optische netwerken openen een overvloed aan nieuwe ontwerpmogelijkheden, vooral in terahertz deel van het spectrum, waar bestaande apparaten en componenten enkele belangrijke beperkingen hebben, voegde professor Mona Jarrahi van UCLA toe.