滬科研團隊通過人工智能實現三維矢量全息新技術

近日，上海理工大學莊松林院士和顧敏院士領導的未來光學國際實驗室首次利用機器學習反求設計（machine-learning inversedesign）實現了三維矢量全息的新概念。

據介紹，這項發明是光學全息技術領域的一次重大突破，其提供的基于機器學習的反求設計可精準且迅速地產生一個或多個任意三維矢量光場，有望應用在超寬帶全息顯示、超安全信息加密、超容量光存儲和超精確粒子操控等領域。

相關研究成果于4月18日發表在學術刊物《科學進展》上。

顧敏院士指導的科研人員利用機器學習反求設計率先實現了三維矢量全息，可精確地控制三維全息圖像中每個像素點的任意三維矢量狀態。“通過機器學習的人工智能新科技，我們首次實現了三維矢量光的操控，并將機器學習的算法延伸到光學全息中去，”顧敏院士說，“這樣的操控是全方位的，包括對三維矢量光攜帶的信息進行編碼、傳輸和解碼，因而消除了傳統二維偏振光的束縛。”

文章第一作者任浩然博士表示，機器學習在光學設計中扮演著越來越重要的作用。研究表明，訓練后的人工神經網絡可有效地、快速地產生任意三維矢量光場，達到接近百分之百的準確性，極大地提高了光場調控的效率。

這項發明還為光學全息開辟了一條新道路，首次在全息中證明光的三維矢量狀態可以作為獨立的信息載體，實現信息的編碼和復用。

據了解，該項工作得到了墨爾本皇家理工大學（RMIT）人工智能納米光子學實驗室以及計算機科學系的支持。