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基于光學(xué)衍射神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的軌道角動(dòng)量復(fù)用全息技術(shù)的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究
隨著神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ONN)的研究受到廣泛關(guān)注。研究人員從衍射光學(xué)、散射光、光干涉以及光學(xué)傅里葉變換等基礎(chǔ)理論出發(fā),利用各種光學(xué)設(shè)備及材料成功實(shí)現(xiàn)了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的光學(xué)線(xiàn)性運(yùn)算,并通過(guò)引入光學(xué)晶體、光電器件、空間光調(diào)制器等實(shí)現(xiàn)光學(xué)非線(xiàn)性激活功能,進(jìn)一步優(yōu)化ONN的預(yù)測(cè)及推理能力,極大地促進(jìn)了光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展;诳臻g光調(diào)制器的靈活可編程特性,為光路的優(yōu)化及實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)提供了較大的助力。 論文信息 ![]() 軌道角動(dòng)量(OAM)復(fù)用全息技術(shù)具有信息容量大、安全性高的優(yōu)點(diǎn),并且在全息存儲(chǔ)、光學(xué)加密和光學(xué)計(jì)算等方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值。然而,隨著多路復(fù)用通道數(shù)量的增加,該技術(shù)存在圖像質(zhì)量的下降,限制了其應(yīng)用范圍。本文提出了一種創(chuàng)新的設(shè)計(jì)方法,將光學(xué)衍射神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ODNN)引入OAM多路復(fù)用全息中,建立科學(xué)的圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)功能,應(yīng)用端到端優(yōu)化方法,并行設(shè)計(jì)OAM多路復(fù)用全息圖,顯著提高了OAM全息的圖像質(zhì)量。結(jié)果表明,與經(jīng)典方法相比,本文提出的ODNN方法分別提高了衍射效率29%和信噪比19%,均方誤差和方差分別降低了10%和43%。同時(shí),通過(guò)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量的多通道OAM多路復(fù)用全息技術(shù)。本文提出的設(shè)計(jì)方法為未來(lái)的OAM多路復(fù)用全息技術(shù)進(jìn)一步提高信息容量和提高安全性提供了一種有效而實(shí)用的途徑。 部分實(shí)驗(yàn)過(guò)程及實(shí)驗(yàn)結(jié)果 實(shí)驗(yàn)中采用波長(zhǎng)為632.8nm的氦氖激光器。激光器發(fā)射的高斯光束依次經(jīng)過(guò)衰減器、偏振片、透鏡1、針孔濾光器、透鏡2和孔徑后,被放大成高質(zhì)量的線(xiàn)偏振高斯光束。經(jīng)過(guò)兩臺(tái)反射式相位型空間光調(diào)制器(其中一臺(tái)為中科微星的FSLM-2K70-P02)后,最終的成像結(jié)果由工業(yè)陣列相機(jī)接收。兩臺(tái)空間光調(diào)制器的分辨率均為1920×1080,像元大小均為8μm×8μm。工業(yè)相機(jī)的分辨率為2592×2048,像元大小為4.8μm×4.8μm。兩臺(tái)SLM之間的距離,以及第二臺(tái)SLM和工業(yè)相機(jī)之間的距離,均為20cm。 ![]() |