摘要：本文提出并设计了一种由简单微元结构组成的超透镜,可同时实现长红外双波长共聚焦功能.基于广义斯涅耳定律和传输相位调制机理,通过建立科学评价函数选取最优的微元结构排列组成超透镜.设计结果表明,该超透镜实现了波长为10.6和9.3μm的双波长共聚焦,且具有较高聚焦效率、聚焦光斑接近于衍射极限,并定量分析了超透镜微元结构参数冗余度,得到其对聚焦效率的影响趋势.本文设计的超透镜有望满足长红外光学共聚焦系统集成化、微型化的需求,在激光外科手术、工业切割焊接等领域有着重要的应用价值.

摘要：光学衍射神经网络(optical diffraction neural network,ODNN)以光波作为计算媒介执行神经网络的逻辑分析与运算功能,具有高速度、低功耗及并行处理的优势.本文设计了一种仅有三层相位调制的ODNN,提出了基于目标空间频率一级谱分布提升ODNN的数字识别性能的方法,经优化获得了系统最优的像素大小、衍射距离,以及最佳的三层相位分布.设计的ODNN对MNIST手写体数字集识别准确率达到了95.3%,高于文献中采用五层衍射神经网络实现的准确率91.75%(Lin X,Rivenson Y,Yardimci N T,Veli M,Luo Y,Jarrahi M,Ozcan A 2018 Science 3611004),且精简了系统结构.结合ODNN高速度、低功耗的优点,提出的基于频谱分析方法有利于提高ODNN的性能,使ODNN在边缘计算领域有巨大的应用潜力.

摘要：本文基于衍射光学设计理论,提出了仅用一种简单结构实现波长和偏振态同时复用全息显示新方法.构建了不同入射条件下超表面微元的结构参数与透过相位之间的映射关系,建立了科学的评价函数,优化得到超表面每个像素点处最优的单一结构超表面微元尺寸.仿真结果表明,本文设计的超表面实现了波长为532 nm的x线偏振光和波长为633 nm的y线偏振光入射显示不同形状字符的功能.