A polarimetria desempenha um papel fundamental em amplas aplicações, desde sensoriamento remoto e astronomia até biologia e microscopia. Os sistemas tradicionais de polarimetria são equipados com um conjunto de polarizadores, placas de onda, divisores de feixe ou filtros, tornando os sistemas volumosos e complexos.



Metasurface, um novo dispositivo óptico plano emergente com capacidade flexível de manipulação de luz, oferece possibilidades potenciais para polarimetria compacta. Com base na metasuperfície, uma conhecida empresa iniciante chamada Metalenz também lançou um Polar ID para produtos de consumo, que captura as características únicas de polarização do rosto para obter uma função de desbloqueio facial de alta segurança.

Até agora, a polarimetria baseada em metassuperfície pode ser dividida em duas categorias, uma é do tipo metalens, que atinge os parâmetros de Stokes através das intensidades de foco sob diferentes vieses de polarização, que inevitavelmente sofrem com a resolução espacial transversal limitada.

A outra é do tipo grade, a óptica Matrix Fourier permite a divisão da luz com diferentes polarizações em diferentes ordens de difração, e a propagação e a combinação de uma lente ocupariam um volume substancial de espaço. No entanto, a procura por maior compacidade e resolução espacial está a crescer com o desenvolvimento da óptica moderna.

Em um novo artigo publicado em Light:Science &Applications , uma equipe de cientistas, liderada pelo professor Tao Li da Universidade de Nanjing, China, desenvolveu um método interferométrico não intercalado para analisar as polarizações com base em uma metassuperfície quiral tricanal de camada única.

Com a incorporação de uma rede neural convolucional profunda, a polarimetria pode funcionar de forma rápida, robusta e precisa. Ele é adequado para medições de polarização espacialmente uniformes e não uniformes com altos requisitos de resolução espacial. O método relatado apresenta os méritos de compacidade e alta resolução espacial e inspiraria um design mais intrigante para detecção e detecção.

Diferente de outros esquemas que obtêm os parâmetros de Stokes através das intensidades de foco sob diferentes vieses de polarização com diferentes metassuperfícies, este trabalho resolve as polarizações medindo diretamente a intensidade e a diferença de fase com uma única metassuperfície quiral. Ele pode suportar a resolução de polarização de feixes vetoriais compostos de polarizações lineares, circulares e várias polarizações elípticas. Os pesquisadores resumem o princípio operacional de sua polarimetria:

"Projetamos uma metassuperfície quiral para modular a co-polarização e duas polarizações cruzadas de forma independente. Com as três linhas focais exibidas e os pontos de interseção, o contraste de amplitude e a diferença de fase dos componentes RCP e LCP podem ser obtidos para recuperar as informações de polarização. A capacidade de modulação tricanal permite a polarimetria com méritos de alta resolução espacial."

“Uma rede neural convolucional profunda foi construída para tornar a polarimetria robusta com o ambiente e os resultados saem em um tempo muito rápido”, acrescentaram.

"A técnica apresentada pode ser usada para analisar os estados de polarização espacialmente não uniformes, como feixe vetorial. Objetos com características morfológicas semelhantes, embora com características de polarização diferentes, também podem ser facilmente distinguidos através da metassuperfície. O esquema proposto pode, sem dúvida, se estender a outras bandas espectrais e cumprir com o requisitos aprimorados de desempenho da óptica moderna", prevêem.

Mais informações: Chen Chen et al, Polarimetria de alta resolução assistida por rede neural com metassuperfícies quirais não intercaladas, Light:Science &Applications (2023). DOI:10.1038/s41377-023-01337-6
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