利用逆向设计的超薄光学超构光栅在自由空间中求解积分方程
光学
2023-01-18 v1 应用物理
摘要
随着标准微电子技术在速度和功耗方面接近基本极限，迫切需要新颖的计算策略。模拟光学计算能够以可忽略的能量成本和高速度处理大量数据。基于这些原理，超薄光学超构表面最近被探索用于实时处理大图像，特别是用于边缘检测。通过引入反馈，最近还表明超材料可以被定制以在模拟域中求解复杂的数学问题，尽管这些努力迄今仅限于导波系统和庞大装置。在此，我们提出了一种基于超薄硅超构表面的模拟计算平台，能够利用自由空间可见光辐射求解第二类 Fredholm 积分方程。我们逆向设计了一种硅基超构光栅，以实现合成对应于所关注数学问题的规定核的散射矩阵。接着，将一面半透明反射镜集成到样品中以提供适当的反馈，从而执行所需的 Neumann 级数，以光速在模拟域中求解相应方程。可见光波长操作使得设备高度紧凑、超薄，并可从自由空间进行探测，这意味着高处理速度和片上集成的可能性。
引用
@article{arxiv.2202.05219,
title = {Solving integral equations in free-space with inverse-designed ultrathin optical metagratings},
author = {Andrea Cordaro and Brian Edwards and Vahid Nikkhah and Andrea Alù and Nader Engheta and Albert Polman},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.05219},
year = {2023}
}