中国科学家在Nature发文，实现高维光场探测零的突破

近日，我国科研人员在高维度光场信息探测领域取得了重要突破。在多项国家自然科学基金项目的支持下，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所的李炜研究员、靳淳淇助理研究员及其合作者首次利用单个器件通过单次测量，成功实现了对宽带光谱范围内具有任意变化的偏振和强度的高维光场的全面表征。这一创新性的探测方法被题为“色散辅助的高维度光电探测器”，已于2024年5月15日在国际知名学术期刊《自然》（Nature）上发表。

传统的光电探测器主要针对光强度进行测量，而现有的偏振和光谱探测器则需要通过集成多个偏振或波长敏感元件来实现增强探测能力。然而，这些方法仍存在一定的局限性，如无法有效探测到光场中的高维度信息。

为了解决这个问题，研究团队提出了一个全新的思路：利用光学界面的空间色散和频率色散在波矢空间调控偏振和光谱响应。他们结合深度学习方法解码偏振和光谱信息，从而实现对高维度光场信息的探测。实验结果表明，这种方法不仅能够有效探测光场信息，而且其偏振探测精度及光谱分辨能力与现有先进单一功能的偏振仪或光谱仪相当。

此外，研究团队还设计了一种简单的装置，将薄膜与微透镜阵列和成像传感器阵列进行“三明治”式组合，实现了无需对准、单次测量的超集成高维光场成像仪。这一成果为超紧凑、高维度的信息探测和成像探测提供了新途径。