加州大学洛杉矶分校(UCLA)的一组研究人员公布了光学成像技术的新进展，该技术可以显著增强视觉信息处理和通信系统。

新型部分相干单向成像系统增强视觉数据传输

新系统基于部分相干单向成像，为在一个方向上传输视觉数据同时阻止相反方向的传输提供了一种紧凑、有效的解决方案。

这项创新技术由AydoganOzcan教授及其跨学科团队领导，旨在选择性地沿一个方向(从视野A到视野B)传输高质量图像，同时从相反方向(从B到A)观看时故意扭曲图像。

这种不对称图像传输可能对隐私保护、增强现实和光通信等领域产生广泛的影响，为管理视觉光学信息的处理和传输方式提供新的能力。

部分相干光下的单向成像

新系统解决了光学工程的一个挑战：如何控制光传输，以便在一个方向上清晰成像，同时在反向阻挡光。

先前的单向波传输解决方案通常依赖于复杂的方法，例如时间调制、非线性材料或完全相干照明下的高功率光束，这限制了它们的实际应用。

相比之下，加州大学洛杉矶分校的这项创新利用部分相干光在前向(A到B)实现高图像质量和功率效率，同时在反向(B到A)故意引入失真并降低功率效率。

“我们设计了一套空间优化的衍射层，它们与部分相干光相互作用，从而促进这种不对称传输，”Ozcan博士解释说。“该系统可以有效地与LED等常见照明源配合使用，使其适用于各种实际应用。”

利用深度学习增强光学设计

这项开发的一个关键方面是利用深度学习来物理设计构成单向成像系统的衍射层。加州大学洛杉矶分校的团队针对部分相干光优化了这些层，其相位相关长度大于光波长的1.5倍。

这种精心的优化确保系统提供可靠的单向图像传输，即使光源具有不同的相干性。每个成像器都很紧凑，轴向跨度小于75个波长，并具有与偏振无关的设计。

设计过程中采用的深度学习算法有助于确保系统在前向保持高衍射效率，同时抑制反向成像。

研究人员证明，他们的系统在不同的图像数据集和照明条件下表现一致，显示出对光相干性变化的适应能力。“我们的系统能够泛化不同类型的输入图像和光属性，这是其令人兴奋的功能之一，”Ozcan博士说。

展望未来，研究人员计划将单向成像仪扩展到光谱的不同部分，包括红外和可见光范围，并探索各种照明源。

这些进步可能会突破成像和传感的界限，解锁新的应用和创新。例如，在隐私保护方面，该技术可用于防止敏感信息从非预期角度被看到。同样，增强现实和虚拟现实系统可以使用该技术来控制信息向不同查看者显示的方式。

“这项技术有可能影响多个领域，而控制视觉信息流是这些领域的关键，”Ozcan博士补充道。“其紧凑的设计和与广泛使用的光源的兼容性使其特别有希望集成到现有系统中。”

这项研究由加州大学洛杉矶分校电气与计算机工程系和加州纳米系统研究所(CNSI)的跨学科团队进行。