偏振是光波振荡方向的描述，在众多光学应用中扮演着重要角色——从提升太阳镜和相机镜头的可见度到推动先进的光通信和成像系统。掌握光的偏振是推动多种光学技术发展的关键。然而，操控光场偏振态的空间分布面临巨大挑战，尤其是在需要合成非均匀偏振态的场景中。
现有的偏振调制器件，如偏振器、波片、空间光调制器及各种超表面，受限于其输入和输出孔径之间的偏振散射矩阵的有限范围。此外，这些器件实现的极化变换并不通用，仅在输入极化状态预定义的情况下有效，使得它们在输入不可预测的空间变化偏振场中失效。
加州大学洛杉矶分校的研究团队提出了一种偏振变压器衍射网络的设计，为空间变化偏振场的通用偏振变换开辟了新路径。他们的研究成果发表在《先进材料》杂志上，展示了一种衍射网络，能够在输入和输出视场内不同位置的偏振状态之间，全光合成大量复杂值、任意选择的偏振散射矩阵。
通过监督式深度学习训练，该衍射偏振转换器由一系列各向同性衍射层组成，每个衍射层在亚波长级别上具有数千个可优化透射系数的衍射特征。在这些衍射层之间，还采用二维线性偏振器阵列来引入衍射处理器体积内的偏振各向异性，线性偏振器在不同角度定向并保持固定。
基于这种独特的光学结构，加州大学洛杉矶分校的研究人员表明，一个衍射偏振变压器可以在一个紧凑的衍射处理器体积内实现10,000种不同的空间编码偏振散射矩阵。
由加州大学洛杉矶分校电气与计算机工程系校长教授、加州纳米系统研究所(CNSI)副主任Aydogan Ozcan博士领导的研究小组也通过实验证实了这种衍射偏振变压器的可行性。
加州大学洛杉矶分校的研究团队利用光刻和3D打印技术制造的线网格偏振器，建立了一个概念验证设计，可以在电磁频谱的太赫兹部分全光学地执行用户定义的偏振排列操作。
在实验验证中，衍射偏振变换器显示出同时实现各种空间编码偏振散射矩阵的能力，有效地将输入端的偏振状态导航到所需的输出端的空间变化偏振状态。测量的输出场与数值模拟和设计目标相匹配，强调了先前技术无法实现的极化转换的成功。
展望未来，加州大学洛杉矶分校的研究团队计划改进他们的设计，使其能够在宽带照明下同时处理光场编码的振幅、相位、偏振和光谱特征。该衍射偏振互感器可用于设计具有偏振感知目标检测和分类特征的智能机器视觉系统，广泛应用于遥感、安防、材料检测和医学成像等领域。
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我是喜客号的签约作者“admin”！
希望本篇文章《空间变化极化场的普适极化变换新途径》能对你有所帮助！
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