在空間域光學(xué)模擬計算中,信息加載在空間光場的波前上,并利用光場的空間干涉過程來實(shí)現(xiàn)信息處理和計算功能。由于充分利用了光場空間干涉過程的并行性,空間域光學(xué)模擬計算器件和系統(tǒng)相比于電子器件和系統(tǒng)來說具有速度快、功耗低、帶寬大、可擴(kuò)展性好等優(yōu)勢,可用于科學(xué)與工程領(lǐng)域的一系列實(shí)際的計算任務(wù)。例如,光學(xué)空間微分器有望用于實(shí)時、大通量的圖像處理;空間域光學(xué)伊辛機(jī)適用于解決計算科學(xué)中的組合優(yōu)化問題。本文研究了用空間模式耦合干涉方法設(shè)計基于共振結(jié)構(gòu)的光學(xué)微分運(yùn)算器件。器件設(shè)計的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)微分運(yùn)算所需的空間頻譜傳遞函數(shù)。為此,本文建立了“空間耦合模理論”這一解析模型,它描述了共振體系中的模式耦合與干涉等物理過程,并可以解析地推導(dǎo)出體系的空間頻譜傳遞函數(shù)的表達(dá)式,因此建立了器件的微納結(jié)構(gòu)與其光場調(diào)控和計算功能之間的聯(lián)系。在建立“2共振-1端口”體系的空間耦合模理論的基礎(chǔ)上,本文設(shè)計了一種基于石墨烯表面等離激元的太赫茲波段的空間二階微分器。理論分析指出,實(shí)現(xiàn)二階微分運(yùn)算功能的要求是共振體系滿足“臨界耦合條件”。該器件具有工作帶寬大、結(jié)構(gòu)簡單、尺寸輕薄等優(yōu)點(diǎn),適用于太赫茲波段的實(shí)時圖像處理,例如安檢探測中的圖...

【文章來源】： 浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
縮寫詞清單
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 光計算研究發(fā)展歷程
    1.3 光學(xué)空間微分器和光學(xué)伊辛模型的研究現(xiàn)狀
    1.4 本文的主要結(jié)構(gòu)和創(chuàng)新點(diǎn)
第二章 空間模式耦合干涉方法
    2.1 光學(xué)空間微分器的設(shè)計原理
    2.2 “2共振-1端口”體系的空間耦合模理論
    2.3 “1共振-2端口”體系的空間耦合模理論
    2.4 本章小結(jié)
第三章 基于石墨烯表面等離激元的太赫茲波段空間二階微分器
    3.1 石墨烯表面等離激元
    3.2 器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和傳遞函數(shù)結(jié)果
    3.3 器件的空間二階微分運(yùn)算性能及影響因素
    3.4 本章小結(jié)
第四章 基于衍射光柵-波導(dǎo)的多波長空間一階微分器
    4.1 多波長光學(xué)空間微分器的設(shè)計原理
    4.2 介質(zhì)波導(dǎo)的模式與色散關(guān)系
    4.3 器件結(jié)構(gòu)設(shè)計和傳遞函數(shù)結(jié)果
    4.4 器件的空間一階微分運(yùn)算效果
    4.5 多波長光學(xué)空間微分器在圖像處理中的應(yīng)用
    4.6 本章小結(jié)
第五章 基于空間相位調(diào)制方法的光學(xué)伊辛機(jī)
    5.1 統(tǒng)計物理學(xué)中的自旋模型
    5.2 在傅里葉光學(xué)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)光學(xué)伊辛模型
    5.3 空間域光學(xué)自旋模型的統(tǒng)計平衡態(tài)性質(zhì)
    5.4 空間域光學(xué)伊辛機(jī)用于求解組合優(yōu)化問題
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間的研究成果



本文編號：3527206