隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展,人們對信息處理性能的需求也在不斷提高,光學(xué)信息處理技術(shù)憑借其超高速、大帶寬、低損耗等優(yōu)勢開始受到越來越多人的關(guān)注。人們嘗試引入光學(xué)方法來提升信息處理的性能,并成功設(shè)計(jì)出多種光學(xué)模擬運(yùn)算器件。傳統(tǒng)的光學(xué)設(shè)計(jì)方案需要引入宏觀尺寸的透鏡,因此系統(tǒng)尺寸大,不易集成化。而近年來利用微納光學(xué)技術(shù)設(shè)計(jì)的器件雖然將尺寸降低至波長量級,但由于設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜,器件制備難度較高,目前只有理論結(jié)果報(bào)道。本文選取空間光場的模擬微分器件為研究方向,目的是設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)尺寸更小,結(jié)構(gòu)簡單易于制備和集成化的空間光場微分器。首先,本文基于金屬表面等離激元和光學(xué)自旋霍爾效應(yīng)兩種不同的物理機(jī)制,分別討論并簡單推導(dǎo)了兩種機(jī)制用于實(shí)現(xiàn)微分模擬運(yùn)算的原理及可行性。然后根據(jù)理論結(jié)果設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并搭建光路,完成了一套用于測量微分模擬運(yùn)算器件多項(xiàng)性能參數(shù)的光學(xué)系統(tǒng)。最后,實(shí)際制備樣品器件,并通過控制不同的輸入光場信號及輸入條件,分別對兩種器件進(jìn)行了反射率曲線、一階微分運(yùn)算處理、圖像邊緣提取應(yīng)用等多種測量,從器件的傳遞函數(shù)、有效帶寬、極限分辨率、圖像處理領(lǐng)域的應(yīng)用效果等不同角度驗(yàn)證了器件性能,并與理論模擬結(jié)果相互印證,從實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了兩種微分器件設(shè)計(jì)方案的可行性。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TH74
【部分圖文】：

圖１．１邋Ａ丨ｅｘａｎｄｒｅ邋Ｓｉｌｖａ提出的超材料結(jié)構(gòu)，由正／炎值漸變折射率的格林透鏡替代傳統(tǒng)透逡逑鏡，中間夾層為超材料結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)濾波，可以實(shí)現(xiàn)多種模擬運(yùn)算逡逑

圖１．２Ｖ．Ａ．Ｓｏｉｆｅｒ提出的多層平板結(jié)構(gòu)的相移布拉格光柵，共１７層介質(zhì)平扳，總厚度５逡逑個(gè)波長左右，實(shí)現(xiàn)斜入射的一階微分逡逑

圖１．３阮智超教授提出的金屬－介質(zhì)多層結(jié)構(gòu)，左邊是微分器結(jié)構(gòu)示意圖，右邊是積分逡逑

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本文編號：2829349