迄今为止,光学计算在实现非线性响应方面一直面临着限制,这意味着产生的信号与输入信号并不成正比。正在开发的非线性材料和设备需要大量的光才能工作,以往这需要高功率激光器,且只能在电磁频谱的窄带内工作,通过长时间吸收光线,使处理速度变慢。或者使用能效低的材料,虽然能吸收大量光线,但不能用于需要光效或透明度的应用。
加州大学洛杉矶分校(University of California Los Angeles,简称UCLA)加州纳米系统研究所(CNSI)的成员们近期开展了一项合作研究,推出了一种能克服这些障碍的设备。
CNSI的研究人员使得处理视觉信息的光学计算迈出了重要一步。研究表明,一个微小的透明像素阵列可以利用低功率环境光产生快速、宽带的非线性响应。研究小组还展示了一种应用,该应用将他们的设备与智能手机摄像头相结合,以减少图像中的眩光,这项研究发表在《Nature Communications》上。
UCLA工程学院(Samueli School of Engineering)工程创新教授Aydogan Ozcan认为,光学非线性远远落后于我们对视觉计算应用的需求。我们需要低功耗、宽带、低损耗和快速非线性的光学系统来满足视觉计算需求,这项工作有助于填补这一空白。
除了研究中验证的减少眩光之外,这项技术的潜在应用还包括各种消费和工业用途:改进自动驾驶汽车的传感功能;相机可以识别某些物体,同时隐藏其他物体;图像加密;以及高效、有效地检测机器人装配线上的缺陷等等。
这种设备有许多优点,例如,输入的图像无需转换成数字信号即可进行处理,从而加快处理速度,减少发送到云端进行数字处理和存储的数据量。研究人员设想将他们的技术与廉价相机连接起来,压缩数据,以产生比以前分辨率高得多的图像,更精确、更准确地捕捉空间物体排列和光中电磁波谱的有用信息。