PhotoniX 论文集锦：光场调控专题

NO.1 

Intelligent optoelectronic processor for orbital angular momentum spectrum measurement

光电神经网络：破解涡旋光高速测量难题

作者

王豪，战子钰，胡福泰，孟鸢，刘泽起，付星*，柳强*

单位

清华大学精密仪器系，光子测控技术教育部重点实验室

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PhotoniX4, 9 (2023). https://doi.org/10.1186/s43074-022-00079-9

概述

清华大学精密仪器系先进激光技术团队利用一种光电混合神经网络结构，成功实现了单发（single-shot）测量光束的轨道角动量（OAM）谱信息，无需干涉和重复测量，既能方便地拓展至大测量范围，又能准确地测量非常复杂的谱分布（如随机权重等）。理想情况下，系统的大部分运算处理均为光速执行，充分利用了光子神经网络（ONN）的速度快、能耗低等优点。同时，文章基于此场景，提出并验证了一种光电混合神经网络的模型可视化方法，从光束的OAM视角出发，巧妙地实现了光学神经元、电学神经元的关联协同工作。该可视化方法能够进一步地减少测量的横截面像素范围，并可以拓展至其他光学或机器学习任务。该研究于2023年2月13日发表于 PhotoniX。

NO.2

Nonvolatile reconfigurable terahertz wave modulator

非易失可重构太赫兹波调制器

作者

张寿俊，陈勰宇，刘宽，李海洋，许悦红，蒋啸寒，徐艺寒，王庆伟，曹暾*，田震*

单位

天津大学，大连理工大学

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PhotoniX3, 7 (2022). https://doi.org/10.1186/s43074-022-00053-5

概述

超表面及其主动调制在控制电磁波幅值、相位和偏振方面发挥了重要作用。目前大多数主动可重构器件受限于易失性，需要外界提供持续的激励去维持工作状态，这限制了其进一步广泛应用。2022年3月，天津大学田震教授课题组与大连理工大学曹暾教授课题组合作在 PhotoniX 期刊发表论文“Nonvolatile reconfigurable terahertz wave modulator”，此工作将相变材料Ge₂Sb₂Te₅(GST)与超表面设计相结合，实现了具有非易失、可重构、多级控制和宽带特性的太赫兹波调制器，包括异常折射器，超透镜和涡旋产生器。其提出的调制器在失去外界激励时仍能保持工作状态，该特性在碳中和大背景下意义显著。该工作提出了非易失、可重构超表面设计的新途径，有望应用于成像、传感和高速通信中。

NO.3

Deep learning wavefront sensing and aberration correction in atmospheric turbulence

基于深度学习的大气湍流波前传感和像差矫正

作者

王凯强，张蒙蒙，唐雎，王灵珂，胡流森，吴小龑，李巍，邸江磊，刘国栋，赵建林*

单位

西北工业大学物理科学与技术学院，中国工程物理研究院流体物理研究所

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PhotoniX2, 8 (2021). https://doi.org/10.1186/s43074-021-00030-4

概述

2021年6月2日，西北工业大学物理科学与技术学院赵建林教授团队与中国工程物理研究院流体物理研究所合作，在基于深度学习的自适应光学技术方面取得重要研究进展。相关成果以”Deep learning wavefront sensing and aberration correction in atmospheric turbulence”为题在线发表于PhotoniX。

NO.4

Optical coherence encryption with structured random light

基于随机光场相干结构调控的光学加密

作者

彭德明，黄钊锋，刘永雷，陈亚红*，王飞*，Sergey A. Ponomarenko*，蔡阳健*

单位

苏州大学

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PhotoniX2, 6 (2021). https://doi.org/10.1186/s43074-021-00027-z

概述

2021年4月20日，PhotoniX 最新上线苏州大学蔡阳健教授团队研究论文”Optical coherence encryption with structured random light“，提出了一种基于随机光场相干结构调控的光学加密方法。在该方法中明文信息通过广义范西特泽尼克原理加密到随机光场的二阶空间相干结构中，通过基于Hanbury Brown-Twiss强度关联测量实现了明文信息恢复。论文的理论分析和实验结果表明基于随机光场相干结构调控的光学加密手段在复杂环境（例如：大气湍流）中具有非常好的鲁棒特性。该研究结果有望应用于长距离湍流大气中光学信息加密、传递与通讯。该论文的合作单位包括山东师范大学和加拿大戴尔豪斯大学。该工作受到国家自然科学基金委“新型光场调控物理及应用”重大研究计划重点项目的资助。