신경망 기반 전 스톡스 광전 탐지기

WANG Shoutong ,  

ZHANG Ran ,  

CHU Jinkui ,  

MENG Hailong ,  

CAI Dehao ,  

摘要

전통적인 전 스톡스 탐지 방법은 시간 분할 또는 공간 분할 방식에 기반하며, 장비가 크고 장착이 어려우며 시공간 일치 탐지가 불가능하다는 단점이 있습니다. 이차원 재료 및 초재료의 최신 발전으로 아파장 크기의 편광 감지 구조를 기반으로 한 초소형 시공간 일치 전 스톡스 탐지기가 구현 가능해졌습니다. 그래핀-금속 나노 안테나를 기반으로 하는 편광 탐지기를 제안하였으며, 그래핀 위의 벡터 광전류와 신경망 방법을 이용하여 전 스톡스 매개변수의 시공간 일치 탐지가 가능합니다. FDTD 시뮬레이션을 통해 다양한 편광 상태의 입사광 하에서 벡터 광전류를 얻었으며, 이후 신경망 알고리즘에 따라 전 스톡스 매개변수 <inline-formula><alternatives><math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M1"><mover accent="true"><mi>S</mi><mo>^</mo></mover></math><graphic specific-use="big" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/FB9C5E3C-D4E6-41c3-A469-D3FDF1720944-M001.jpg"?></graphic><graphic specific-use="small" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/FB9C5E3C-D4E6-41c3-A469-D3FDF1720944-M001c.jpg"?></graphic></alternatives></inline-formula>와 기록된 벡터 광전류 <inline-formula><alternatives><math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M2"><mover accent="true"><mi>I</mi><mo>^</mo></mover></math><graphic specific-use="big" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/FB9C5E3C-D4E6-41c3-A469-D3FDF1720944-M002.jpg"?></graphic><graphic specific-use="small" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/FB9C5E3C-D4E6-41c3-A469-D3FDF1720944-M002c.jpg"?></graphic></alternatives></inline-formula> 간의 매핑 관계 <inline-formula><alternatives><math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M3"><mover accent="true"><mi>S</mi><mo>^</mo></mover><mo>=</mo><mi>f</mi><mo stretchy="false">(</mo><mover accent="true"><mi>I</mi><mo>^</mo></mover><mo stretchy="false">)</mo></math><graphic specific-use="big" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/FB9C5E3C-D4E6-41c3-A469-D3FDF1720944-M003.jpg"?></graphic><graphic specific-use="small" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/FB9C5E3C-D4E6-41c3-A469-D3FDF1720944-M003c.jpg"?></graphic></alternatives></inline-formula>을 구축하였습니다. 전 스톡스 매개변수를 성공적으로 탐지하였으며, 4 마이크로미터 대역에서 평균 제곱 오차는 0.00769, 입사광 실제값과 예측값 스톡스 매개변수의 최소 외접구 상대 반경 차이는 7.68%였습니다. 본 탐지기는 시간 분할 및 공간 분할 메커니즘의 본질적인 기술적 제한을 극복하였으며, 집적화되고 소형화된 시공간 일치 전 스톡스 탐지 실현에 새로운 아이디어를 제공하였습니다.

关键词

편광 광전 탐지기;전 스톡스;시공간 일치;신경망;그래핀

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