UCLA Samueli Mühendislik Okulu’ndaki mühendisler, difaktif optik işlemciler kullanılarak keyfi, uzamsal olarak değişen 3D PSF’lerin sentezini sağlayan Point Yayılma Fonksiyonu (PSF) mühendisliği için evrensel bir çerçeve sunmuşlardır. Araştırma dergide yayınlandı Işık: Bilim ve Uygulamalar.
Bu çerçeve, spektral filtreler, eksenel tarama veya dijital rekonstrüksiyon ihtiyacı olmadan, anlık görüntü 3D multispektral görüntüleme gibi gelişmiş görüntüleme özelliklerine izin verir.
PSF mühendisliği modern mikroskopi, spektroskopi ve hesaplamalı görüntülemede önemli bir rol oynamaktadır. Geleneksel teknikler tipik olarak öğrenci düzleminde, ulaşılabilir PSF yapılarının karmaşıklığını ve matematiksel temsilini kısıtlayan faz maskeleri kullanır.
UCLA’da geliştirilen yaklaşım, derin öğrenme algoritmaları kullanılarak optimize edilmiş ve fiziksel bir kırılgan optik işlemci oluşturan bir dizi pasif yüzey boyunca keyfi, mekânsal olarak değişen 3D PSF mühendisliğini mümkün kılmaktadır.
Kapsamlı analizler yoluyla, araştırmacılar, bu kırılgan işlemcilerin, giriş ve çıkış hacimlerindeki 3D optik yoğunluk dağılımları arasındaki doğrusal dönüşüme yaklaşabileceğini gösterdiler. Bu, 3D optik bilgi işleme için yüksek derecede özelleştirilmiş ve sofistike optik fonksiyonların yolunu açarak, üç boyutta ışığın hassas, kırınım sınırlı sınırlı kontrolünü sağlar.
3D PSF’lerin uzamsal ve spektral özelliklerini ortaklaşa mühendislik yaparak, çerçeve, mekanik tarama, spektral filtreler veya hesaplama sonrası işlemler olmadan yaptırılmış anlık görüntü 3D multispektral görüntüleme gibi güçlü görüntüleme yöntemlerini destekler. Bu tamamen optik yaklaşım, yüksek hızlı, yüksek verimli optik sistemler için eşsiz çok yönlülük sunar.
Bu çalışma, hesaplama görüntüleme, optik algılama ve spektroskopide gelecekteki ilerlemeler ve ayrıca 3D optik bilgi işleme için önemli bir basamak taşına işaret etmektedir. Potansiyel uygulamalar arasında kompakt multispektral görüntüleyiciler, yüksek verimli 3D mikroskopi platformları ve yeni optik veri kodlama ve iletim sistemleri bulunmaktadır.
Çalışma Dr. MD Sadman Sakib Rahman ve Dr. Aydogan Ozcan tarafından UCLA Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Departmanı ve California Nanosystems Enstitüsü (CNSI) tarafından gerçekleştirildi.
