"Los fotodetectores tradicionales se limitan a medir únicamente la intensidad de la luz. Los fotodetectores de polarización y espectro existentes a menudo se basan en la integración compleja de múltiples elementos sensibles a la polarización o a la longitud de onda en el tiempo o el espacio para mejorar las capacidades de detección", afirmó el profesor Wei Li.

"Los fotodetectores actuales normalmente sacrifican una dimensión de información por otra; pueden medir la intensidad y la polarización en una longitud de onda fija o la intensidad y la longitud de onda bajo una polarización uniforme.

"Esta limitación significa que los métodos existentes sólo pueden detectar campos de luz con polarización predeterminada o valores de longitud de onda proyectados en un espacio de parámetros tridimensional, perdiendo así grados de libertad necesarios para muchos escenarios naturales donde la luz puede llevar cambios arbitrarios en polarización e intensidad a lo largo de un amplio espectro. espectro", afirmó el profesor Cheng-Wei Qiu de la Universidad Nacional de Singapur.

El equipo aprovechó la dispersión espacial en una interfaz de dispersión de frecuencia para modular campos de luz convergentes con respuestas dependientes del vector de onda a través de diferentes canales acimutales y de ángulo incidente. Inicialmente descubrieron que, según la fórmula de Fresnel, incluso las interfaces dispersivas más simples exhiben respuestas específicas de polarización y longitud de onda bajo incidencia oblicua, que pueden mejorarse aún más mediante resonancia.

En base a esto, a través de una película de dispersión uniforme, las interfaces pueden mapear la luz de todos los canales que transportan información rica en polarización y espectro en una sola imagen, con la ayuda de redes residuales profundas para decodificar información de polarización y espectro de alta dimensión.

"Nuestro fotodetector es capaz de demostrar una alta resolución espectral y una reconstrucción precisa de los estados de polarización de Stokes completos tanto en entornos teóricos como experimentales. Detección precisa de información de alta dimensión mediante nuestro fotodetector, como un campo láser de dos colores con diferentes estados de polarización o La reflexión de banda ancha desde una interfaz de oro que muestra diferentes estados de polarización se logra más allá de las capacidades de los polarímetros y espectrómetros comerciales.

"Además, este enfoque se puede extender a aplicaciones de imágenes intercalando la película con un conjunto de microlentes comerciales y un conjunto de sensores para crear un generador de imágenes ultracompacto de alta dimensión", dijo el profesor asistente Chunqi Jin del Instituto de Óptica, Mecánica Fina y Física de Changchun. (CIOMP) de la Academia China de Ciencias.

De cara al futuro, el profesor Wei Li prevé que la detección de banda ultraancha se puede lograr integrando fotodetectores comerciales de banda ancha; la resolución de detección se puede mejorar aún más mediante el uso de cristales fotónicos, metasuperficies y materiales bidimensionales en lugar de los esquemas de películas delgadas existentes; y la capacidad de detección se puede aumentar en dimensiones superiores integrando funcionalidades como el procesamiento de imágenes y la medición de distancias.

Además, combinar modelos físicos con modelos de aprendizaje profundo puede mejorar la capacidad de descifrado y reducir la cantidad de recursos a priori necesarios.

En conclusión, este enfoque promete redefinir el panorama de las tecnologías de imágenes y fotodetección de alta dimensión, marcando un hito importante en la caracterización de la luz. Sus aplicaciones transformadoras previstas abarcan diversos campos, lo que señala un futuro prometedor para los avances en las tecnologías basadas en la luz.