Une équipe d'ingénieurs et de chercheurs de l'UCLA a développé une nouvelle méthode pour façonner des impulsions lumineuses en créant des réseaux physiques composés de couches spécialement conçues. Ces couches sont conçues à l'aide d'un apprentissage approfondi, puis fabriquées à l'aide d'une impression 3D et empilées ensemble, l'un à la suite de l'autre, former un réseau optique capable d'effectuer diverses tâches de calcul en utilisant des ondes optiques et la diffraction de la lumière. Des études antérieures ont démontré la classification et la reconnaissance tout optique des images à l'aide de ces réseaux de diffraction conçus pour l'apprentissage en profondeur.

Dans ce travail récent, Publié dans Communication Nature , Les chercheurs de l'UCLA ont créé des réseaux optiques diffractifs qui peuvent prendre une impulsion lumineuse d'entrée et la faire passer à travers des couches spécialement conçues pour façonner l'impulsion de sortie qui quitte le réseau optique en une forme d'onde temporelle souhaitée. Ce réseau de mise en forme d'impulsions a été démontré pour la première fois dans une partie térahertz du spectre électromagnétique, montrant la synthèse de diverses formes d'impulsions térahertz. En contrôlant avec précision à la fois la phase et l'amplitude d'une impulsion d'entrée à large bande sur un continuum de longueurs d'onde, la génération de différentes formes d'impulsions avec différentes largeurs d'impulsions a été démontrée.

Cette approche de mise en forme d'impulsions est composée de couches diffractives passives qui ne consomment pas d'énergie et peuvent être utilisées pour concevoir directement des impulsions térahertz générées à travers, par exemple, lasers à cascade quantique, circuits à semi-conducteurs et accélérateurs de particules. Un autre avantage majeur de cette approche basée sur l'apprentissage en profondeur est qu'elle est polyvalente et peut être facilement adaptée pour concevoir des impulsions térahertz quel que soit leur état de polarisation, qualité du faisceau ou aberrations.

Professeur Aydogan Ozcan, Chaire Volgenau pour l'innovation en ingénierie et professeur de génie électrique et informatique à l'UCLA, a souligné que ce cadre peut être appliqué à d'autres parties du spectre électromagnétique pour façonner des impulsions optiques et trouvera une large utilisation dans diverses applications, comme en imagerie ultra-rapide, spectroscopie et télécommunications optiques. Les réseaux optiques diffractifs ouvrent une pléthore de nouvelles opportunités de conception, surtout dans la partie térahertz du spectre, où les appareils et composants existants ont des limitations importantes, a ajouté le professeur Mona Jarrahi de l'UCLA.