长江大学发表近基于纳米光子学的红外可定制图像处理研究成果

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。