近日，長江大學物理與光電工程學院研究生在光學權威期刊《Optics Letters》（中科院二區，IF = 3.3）上發表題為“Wavelength-tailorable infrared image processing via a metal-silicon hybrid nanostack”（金屬/硅雜交納米堆疊薄膜實現近紅外波長可定制圖像處理）的研究論文。該期刊是美國光學學會旗下權威學術刊物。論文第一作者為長江大學2024級電子信息專業碩士研究生劉天宇，代塵杰教授和湖北工業大學李哲博士為共同通訊作者，長江大學為第一單位。
基于納米光子學器件的光學圖像處理策略，利用微納結構的光學響應對光波波矢進行操控，能夠有效地濾除或保留目標圖像的低頻/高頻分量。相較于數字圖像處理，全光學圖像處理直接在光傳播過程中完成信號的提取，無需額外的光電轉換，具有速度快、能耗低的優勢。
基于此，研究團隊構建了一種銀/硅/銀/硅/銀的五層納米薄膜堆疊結構，該結構具有強烈的角度依賴的光學響應特性，能夠在特定波長下對空間頻率的低頻分量進行濾除，同時保留高頻分量，進而實現近紅外波段的邊緣增強成像的功能。
由于納米腔干涉共振導致的波長選擇性，通過調整硅層的厚度，該納米堆疊薄膜的工作波長能夠在850-1250 nm范圍任意定制，無需復雜的優化設計。此外，所提出的納米薄膜堆疊結構與半導體鍍膜工藝兼容，并且易于集成到任意的緊湊型光學成像系統中，有望在光學模擬計算和智能圖像識別等領域得到實際應用。
該項研究工作得到了國家自然科學基金、湖北省自然科學基金和中國博士后基金的支持。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1364/OL.591466
