近日,长江大学物理与光电工程学院研究生在光学权威期刊《Optics Letters》(中科院二区,IF = 3.3)上发表题为“Wavelength-tailorable infrared image processing via a metal-silicon hybrid nanostack”(金属/硅杂交纳米堆叠薄膜实现近红外波长可定制图像处理)的研究论文。该期刊是美国光学学会旗下权威学术刊物。论文第一作者为长江大学2024级电子信息专业硕士研究生刘天宇,代尘杰教授和湖北工业大学李哲博士为共同通讯作者,长江大学为第一单位。
基于纳米光子学器件的光学图像处理策略,利用微纳结构的光学响应对光波波矢进行操控,能够有效地滤除或保留目标图像的低频/高频分量。相较于数字图像处理,全光学图像处理直接在光传播过程中完成信号的提取,无需额外的光电转换,具有速度快、能耗低的优势。
基于此,研究团队构建了一种银/硅/银/硅/银的五层纳米薄膜堆叠结构,该结构具有强烈的角度依赖的光学响应特性,能够在特定波长下对空间频率的低频分量进行滤除,同时保留高频分量,进而实现近红外波段的边缘增强成像的功能。

由于纳米腔干涉共振导致的波长选择性,通过调整硅层的厚度,该纳米堆叠薄膜的工作波长能够在850-1250 nm范围任意定制,无需复杂的优化设计。此外,所提出的纳米薄膜堆叠结构与半导体镀膜工艺兼容,并且易于集成到任意的紧凑型光学成像系统中,有望在光学模拟计算和智能图像识别等领域得到实际应用。
该项研究工作得到了国家自然科学基金、湖北省自然科学基金和中国博士后基金的支持。
访谈
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