近日，國家自然科學基金委員會在其網站首頁“資助成果”欄目，以“我國學者在偏振選擇性衍射神經網絡方面取得進展”為題（網站鏈接：https://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab448/info94945.htm），報道了上海理工大學光電學院在偏振選擇性衍射神經網絡研究方面取得進展。
全光信息處理具有響應速度快、損耗低、并行度高等優(yōu)勢，在圖像識別、視頻分析和智能傳感等諸多領域具有重要應用。作為全光信息處理的主要載體，全光衍射神經網絡通過層間光學衍射實現光信號的快速處理。然而，傳統全光衍射神經網絡受其互易特性的制約，無法實現單向到雙向信息處理的功能切換，難以兼顧信息安全和數據共享。面對用戶多樣化的信息獲取需求，如何在確保信息安全的前提下達成數據共享是全光信息處理領域需要解決的難題之一。
在國家自然科學基金項目（批準號：61988102，62271320）資助下，上海理工大學莊松林院士、朱亦鳴教授和臧小飛教授團隊與寧波東方理工大學（暫名）丁飛教授團隊針對上述難題，提出相位調控和偏振旋轉相結合的全光信息處理方法，研究成果以“面向信息安全和共享的偏振選擇性單向-雙向衍射神經網絡”(Polarization-selective unidirectional and bidirectional diffractive neural networks for information security and sharing)為題，于2025年5月14日在線發(fā)表在《自然·通訊》（Nature Communications）上。
研究團隊通過控制超構表面單元結構面內旋轉方向，調控光衍射過程中的相位和偏振態(tài)，從而構建出偏振可切換的衍射神經網絡架構。該架構在x-/y-偏振入射下實現信息的單向傳輸，在45°線偏振入射下實現信息的雙向傳輸，形成非對稱的全光衍射處理，解決了光信號單向傳輸到雙向傳輸功能切換的問題。進一步，團隊設計了級聯型雙層超構表面分類和成像器件，搭建了具有100×100個神經元的偏振選擇性單向-雙向衍射神經網絡原型系統(圖)，驗證了新型全光信息處理方法的有效性。
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