用于基于波的并行模拟计算的单一超构光栅超结构

基于波的信号处理在众多科学与工程学科中引起了极大的兴趣，因为它为实现高速和低功耗操作提供了新的机遇。尽管平面光学期望可集成的组件来执行多种任务，然而，当前的基于波的模拟计算机只能调控输入信号的空间内容，其中处理后的信号遵循传统版本的斯涅尔定律。在本文中，我们提出了一种多功能超构光栅，以调制输入信号的空间和角度特性，从而利用高阶空间谐波实现对称和非对称的光学传递函数。所设计的复合金属光栅的性能通过多项研究得到验证，其中提出了用于提取衍射模式相位和幅度信息的闭合形式表达式。多个说明性示例表明，所提出的超构光栅允许通过单个多通道结构化表面同时执行并行模拟计算任务，例如一阶和二阶空间微分。可以预见，所设计的平台为光信号处理领域带来了新的转折，并为简单的集成图像处理系统开辟了广阔的前景。