Uma equipe de engenheiros e pesquisadores da UCLA desenvolveu um novo método para moldar pulsos de luz criando redes físicas que são compostas por camadas especialmente projetadas. Essas camadas são projetadas usando aprendizado profundo e, em seguida, fabricadas usando impressão 3-D e empilhadas juntas, um seguindo o outro, formando uma rede óptica que é capaz de realizar várias tarefas computacionais usando ondas ópticas e difração de luz. Estudos anteriores demonstraram classificação totalmente ótica e reconhecimento de imagens usando essas redes difrativas projetadas para aprendizado profundo.

Neste trabalho recente, publicado em Nature Communications , Os pesquisadores da UCLA criaram redes ópticas difrativas que podem receber um pulso de luz de entrada e passá-lo através de camadas especialmente projetadas para moldar o pulso de saída que está deixando a rede óptica em uma forma de onda temporal desejada. Esta rede de modelagem de pulso foi demonstrada em terahertz parte do espectro eletromagnético pela primeira vez, mostrando a síntese de várias formas de pulsos de terahertz. Ao controlar com precisão a fase e a amplitude de um pulso de entrada de banda larga em um contínuo de comprimentos de onda, a geração de diferentes formas de pulso com várias larguras de pulso foi demonstrada.

Esta abordagem de modelagem de pulso é composta de camadas difrativas passivas que não consomem energia e podem ser usadas para projetar diretamente pulsos de terahertz gerados através de, por exemplo, lasers de cascata quântica, circuitos de estado sólido e aceleradores de partículas. Outra grande vantagem dessa abordagem baseada em aprendizado profundo é que ela é versátil e pode ser facilmente adaptada para gerar pulsos de terahertz, independentemente de seu estado de polarização, qualidade do feixe ou aberrações.

Professor Aydogan Ozcan, Volgenau Chair for Engineering Innovation e Chancellor's Professor of Electrical and Computer Engineering na UCLA, enfatizou que esta estrutura pode ser aplicada a outras partes do espectro eletromagnético para moldar pulsos ópticos e terá amplo uso em várias aplicações, como em imagens ultrarrápidas, espectroscopia e telecomunicações ópticas. Redes ópticas difrativas abrem uma infinidade de novas oportunidades de design, especialmente na parte terahertz do espectro, onde os dispositivos e componentes existentes têm algumas limitações importantes, acrescentou a Professora Mona Jarrahi da UCLA.