La polarimétrie joue un rôle clé dans de nombreuses applications allant de la télédétection et de l'astronomie à la biologie et à la microscopie. Les systèmes de polarimétrie traditionnels sont équipés d'un ensemble de polariseurs, de lames d'onde, de séparateurs de faisceaux ou de filtres, ce qui rend les systèmes volumineux et complexes.
Metasurface, un nouveau dispositif optique plat émergent doté d'une capacité flexible de manipulation de la lumière, offre des possibilités potentielles de polarimétrie compacte. Basé sur Metasurface, une startup bien connue appelée Metalenz, a également lancé un Polar ID pour les produits de consommation, qui capture les caractéristiques de polarisation uniques du visage pour obtenir une fonction de déverrouillage du visage de haute sécurité.
Jusqu'à présent, la polarimétrie basée sur les métasurfaces peut être divisée en deux catégories, l'une est de type métalens, elle atteint les paramètres de Stokes grâce aux intensités de focalisation sous différents biais de polarisation, qui souffrent inévitablement de la résolution spatiale transversale limitée.
L'autre est du type à réseau, l'optique matricielle de Fourier permet de diviser la lumière avec différentes polarisations en différents ordres de diffraction, et la propagation et la combinaison d'une lentille occuperaient un volume d'espace substantiel. Cependant, la demande en matière de compacité et de résolution spatiale augmente avec le développement de l'optique moderne.
Dans un nouvel article publié dans Light :Science &Applications , une équipe de scientifiques, dirigée par le professeur Tao Li de l'Université de Nanjing, en Chine, a développé une méthode interférométrique non entrelacée pour analyser les polarisations basée sur une métasurface chirale à trois canaux à une seule couche.
Grâce à l'incorporation d'un réseau neuronal convolutif profond, la polarimétrie peut fonctionner de manière rapide, robuste et précise. Il convient parfaitement aux mesures de polarisation spatialement uniformes et non uniformes avec des exigences de résolution spatiale élevées. La méthode rapportée présente les mérites de la compacité et de la haute résolution spatiale, et inspirerait une conception plus intrigante pour la détection et la détection.
Différent des autres schémas qui obtiennent les paramètres de Stokes grâce aux intensités de focalisation sous différents biais de polarisation avec différentes métasurfaces, ce travail résout les polarisations en mesurant directement l'intensité et la différence de phase avec une seule métasurface chirale. Il peut prendre en charge la résolution de polarisation des faisceaux vectoriels composés de polarisations linéaires, circulaires et diverses elliptiques. Les chercheurs résument le principe de fonctionnement de leur polarimétrie :
"Nous concevons une métasurface chirale pour moduler indépendamment la co-polarisation et deux polarisations croisées. Avec les trois lignes focales affichées et les points d'intersection, le contraste d'amplitude et la différence de phase des composants RCP et LCP peuvent être obtenus pour récupérer les informations de polarisation. La capacité de modulation à trois canaux permet une polarimétrie avec des avantages de haute résolution spatiale."
"Un réseau neuronal convolutif profond a été construit pour rendre la polarimétrie robuste avec l'environnement et les résultats sont publiés très rapidement", ont-ils ajouté.
"La technique présentée peut être utilisée pour analyser les états de polarisation spatialement non uniformes comme le faisceau vectoriel. Les objets présentant des caractéristiques morphologiques similaires tandis que des caractéristiques de polarisation différentes peuvent également être facilement distingués à travers la métasurface. Le schéma proposé peut sans aucun doute s'étendre à d'autres bandes spectrales et se conformer aux exigences de performance accrues de l'optique moderne", prédisent-ils.
Plus d'informations : Chen Chen et al, Polarimétrie à haute résolution spatiale assistée par réseau neuronal avec métasurfaces chirales non entrelacées, Lumière :Science et applications (2023). DOI :10.1038/s41377-023-01337-6
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