La polarimetría desempeña un papel clave en amplias aplicaciones, desde la teledetección y la astronomía hasta la biología y la microscopía. Los sistemas de polarimetría tradicionales están equipados con un conjunto de polarizadores, placas de ondas, divisores de haz o filtros, lo que hace que los sistemas sean voluminosos y complejos.
Metasurface, un nuevo dispositivo óptico plano emergente con capacidad flexible de manipulación de la luz, ofrece posibilidades potenciales para la polarimetría compacta. Basada en metasurface, una conocida startup llamada Metalenz también lanzó un Polar ID para productos de consumo, que captura las características únicas de polarización del rostro para lograr una función de desbloqueo facial de alta seguridad.
Hasta ahora, la polarimetría basada en metasuperficies se puede dividir en dos categorías, una es el tipo metalente, que logra los parámetros de Stokes a través de las intensidades de enfoque bajo diferentes sesgos de polarización, que inevitablemente sufren de la resolución espacial transversal limitada.
El otro es el tipo de rejilla, la óptica Matrix Fourier permite dividir la luz con diferentes polarizaciones en diferentes órdenes de difracción, y la propagación y la combinación de una lente ocuparían un volumen sustancial de espacio. Sin embargo, la demanda de mayor compacidad y resolución espacial está creciendo con el desarrollo de la óptica moderna.
En un nuevo artículo publicado en Light:Science &Applications , un equipo de científicos, dirigido por el profesor Tao Li de la Universidad de Nanjing, China, ha desarrollado un método interferométrico no entrelazado para analizar las polarizaciones basándose en una metasuperficie quiral de tres canales de una sola capa.
Con la incorporación de una red neuronal convolucional profunda, la polarimetría puede funcionar de forma rápida, robusta y precisa. Se ajusta a los requisitos para mediciones de polarización espacialmente uniformes y no uniformes con requisitos de alta resolución espacial. El método presentado presenta las ventajas de ser compacto y de alta resolución espacial, e inspiraría un diseño más intrigante para la detección y la detección.
A diferencia de los otros esquemas que obtienen los parámetros de Stokes a través de las intensidades de foco bajo diferentes sesgos de polarización con diferentes metasuperficies, este trabajo resuelve las polarizaciones midiendo directamente la intensidad y la diferencia de fase con una sola metasuperficie quiral. Puede admitir la resolución de polarización de haces vectoriales compuestos de polarizaciones lineales, circulares y varias elípticas. Los investigadores resumen el principio operativo de su polarimetría:
"Diseñamos una metasuperficie quiral para modular la copolarización y dos polarizaciones cruzadas de forma independiente. Con las tres líneas focales mostradas y los puntos de intersección, se puede obtener el contraste de amplitud y la diferencia de fase de los componentes RCP y LCP para recuperar la información de polarización. La capacidad de modulación de tres canales permite la polarimetría con ventajas de alta resolución espacial."
"Se construyó una red neuronal convolucional profunda para hacer que la polarimetría sea robusta con el entorno y los resultados se obtienen en muy poco tiempo", agregaron.
"La técnica presentada se puede utilizar para analizar los estados de polarización espacialmente no uniformes, como un haz vectorial. Los objetos con características morfológicas similares, aunque con diferentes características de polarización, también se pueden distinguir fácilmente a través de la metasuperficie. El esquema propuesto, sin duda, puede extenderse a otras bandas espectrales y cumplir con las requisitos de rendimiento mejorados de la óptica moderna", pronostican.
Más información: Chen Chen et al, Polarimetría de alta resolución espacial asistida por redes neuronales con metasuperficies quirales no entrelazadas, Luz:ciencia y aplicaciones (2023). DOI:10.1038/s41377-023-01337-6
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