千赢国际工团队在全光智能光谱重构领域取得新突破
宣布日期：2024-07-11 供稿：光电学院 摄影：光电学院
编辑：盛筠 审核：董立泉 阅读次数：
克日，千赢国际光电学院许廷发教授科研团队与清华大学林星助理教授团队团结开发了一种新型全光学智能光谱仪（Opto-Intelligence Spectrometer, OIS） 。该装备基于衍射神经网络手艺，实现了空间相关或空间非相关光源下的精准光谱重构，并具有低能耗和光速处置惩罚的显著优势 。相关效果已以“Opto-intelligence Spectrometer Using Diffractive Neural Networks”为题揭晓在国际顶尖光学期刊《Nanophotonics》上（中科大类1区，Top期刊） 。《Nanophotonics》由德国Walter de Gruyter出书社刊行，聚焦于探索光与物质的相互作用及其基来源理和应用等前沿希望 。该论文的第一作者为千赢国际硕士研究生王泽和清华大学博士后陈航，通讯作者为李佳男副研究员、许廷发教授和林星助理教授 。
所开发的新型全光学智能光谱仪（OIS）通过将输入光源的光谱幅度转化为输出平面上的探测强度，使用多个探测器对差别光谱带的强度举行精准感知 。通过建设输入与输出之间的映射关系，并接纳两种均方误差（MSE）损失函数优化调制层的相位漫衍，实现了高比照度的输出强度漫衍和对输入光源光谱的准确重构 。原理如图1所示 。
图1. 基于衍射神经网络的全光学智能光谱仪架构 。
实验效果批注，OIS在空间相关和空间非相关光源下，均展示了卓越的光谱重构能力（见图2） 。别的，该装备在真实天下数据集CAVE上的应用测试批注，其具备优异的泛化能力和现实应用潜力（见图3） 。
图2. OIS光谱重构效果，光谱区分率10nm 。左图：随机天生的光谱幅度漫衍及光谱重构效果 。右图：输出平面的强度漫衍 。
图3. OIS在真实天下数据集CAVE上的光谱重构效果，光谱区分率10nm 。
该研究攻克了古板光谱重修架构的恒久难题，如体积重大的光学组件、程序重大的电子重修算法和有限的无邪性，可以作为阵列化结构的基本单位，为全光速、高质量的光谱成像涤讪了基础 。
论文详情：Wang, Z., Chen, H., Li, J., Xu, T., Zhao, Z., Duan, Z., Gao, S. & Lin, X. (2024). Opto-intelligence spectrometer using diffractive neural networks. Nanophotonics. doi: 10.1515/nanoph-2024-0233.
论文链接：https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/nanoph-2024-0233/html
附论文作者简介：
王泽，在读硕士研究生 。主要从事光盘算、光电成像目的探测与识别等方面的研究 。2019年获得国家奖学金，2019及2020一连两年获得“千赢国际优异学生”，获得第十二届天下大学生数学竞赛(非数学类)二等奖，2022及2023一连两年获得千赢国际特等奖学金 。
李佳男，博士，千赢国际光电学院预聘助理教授（特殊副研究员），博士研究生导师 。主要从事光电成像探测与感知方面研究，主持国家自然科学基金等项目7项 。以第一作者揭晓论文17篇，包括IEEE TPAMI 4篇，ESI高被引论文1篇；以通讯作者揭晓论文50余篇；谷歌学术总引4600余次 。入选中国科协、北京市科协“青年人才托举工程”，获得中国图象图形学学会优异博士学位论文，王大珩光学奖等声誉 。指导学生获得 ICCV 2021“反无人机跟踪”挑战赛全球冠军及最佳论文奖、“校企相助 双百妄想”典范案例等 。研究效果在“中国天眼”等国家重大科技基础设施中获得主要应用 。
许廷发，博士，国家一级重点学科“光学工程”学科责任教授，博士研究生导师 。光电成像手艺与系统教育部重点实验室主任，千赢国际重庆立异中心智能化和大数据手艺实验室主任 。近年来向导其科研团队围绕光电成像探测与识别、盘算成像和人工智能等领域一直深化研究 。主持肩负国家自然科学基金委重大科研仪器研制项目等50多项 。在国际、海内等系列期刊揭晓学术论文190余篇，其中被SCI/EI收录100余篇 。以第一发明人申请国家发明专利87项，已授权和公示35项 ；袷〔考犊萍记敖等奖等奖项3项 。指导研究生获得中国图象图形学学会优异博士学位论文，二人次获得王大珩高校学生光学奖，二人次获得天下光学与光学工程博士生学术联赛天下百强，获得中国高等教育展览会“校企相助 双百妄想”典范案例和重庆英才立异创业树模团队等声誉称呼 。
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