Detector fotoelétrico completo de Stokes baseado em rede neural

WANG Shoutong ,  

ZHANG Ran ,  

CHU Jinkui ,  

MENG Hailong ,  

CAI Dehao ,  

摘要

Os métodos tradicionais de detecção completa de Stokes são baseados em tempo compartilhado ou formas espaciais, apresentando desvantagens como grande volume de equipamento, dificuldade de instalação e impossibilidade de detecção espaço-temporal coerente. Os avanços recentes em materiais bidimensionais e metamateriais tornam possível a realização de detectores completos de Stokes ultracompactos sensíveis à polarização, baseados em estruturas com dimensões subcomprimento de onda e detecção coesa espaço-temporal. Foi proposto um detector de polarização baseado em nanoantena de grafeno-metal, que utilizando a corrente fotoelétrica vetorial no grafeno e métodos de redes neurais permite a detecção espaço-temporal coerente dos parâmetros completos de Stokes. Simulações FDTD obtiveram corrente fotoelétrica vetorial sob diferentes estados de polarização da luz incidente, e então foi estabelecida uma relação de mapeamento entre os parâmetros completos de Stokes <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> e a corrente fotoelétrica vetorial registrada <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> segundo a relação <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>. Os parâmetros completos de Stokes foram detectados com sucesso, com erro quadrático médio de 0,00769 na faixa de 4 μm, e a diferença relativa no raio da esfera mínima envolvente entre os valores reais e previstos dos parâmetros de Stokes do feixe incidente foi de 7,68%. Este detector supera as limitações técnicas inerentes aos mecanismos de tempo e espaço compartilhados, oferecendo uma nova abordagem para a realização de detecção completa de Stokes coerente espaço-temporal integrada e miniaturizada.

关键词

Detector fotoelétrico de polarização;Stokes completo;Coerência espaço-temporal;Rede neural;Grafeno

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