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Switchable image processing based on metasurfaces supporting qBIC resonances
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AI
DOI：10.1088/2040-8986/ae598d.png)
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摘要
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模拟光学图像处理提供了一种快速且节能的计算范式，能够克服传统电子芯片在实时、高通量图像分析中的高功耗和延迟限制。最近，超表面已作为一种强大的平台，用于实现包括边缘检测、卷积和分类在内的多种计算功能。为了推进集成光电子图像处理单元的发展，实现处理功能之间的快速切换和增强超表面功能设计的灵活性至关重要。然而，现有的图像处理超表面通常存在调谐速度慢和对角度响应调控有限的问题。为解决这些挑战，我们提出并理论研究了基于准连续态束缚态（qBIC）的可切换图像处理快速可调超表面。数值模拟表明，对支持太赫兹范围内qBIC模式的硅超表面进行飞秒激光泵浦，可在微秒级实现边缘检测和明场成像功能之间的快速切换。此外，通过结合光子紧束缚方法和时域耦合模理论，我们建立了qBIC角色散与相应图像处理性能之间的关系。最后，我们研究了具有不同品质因子的qBIC超表面，分析其切换和加工性能，为图像处理功能的设计灵活性提供了定量见解。这项工作展示了一种适用于集成光电子处理单元的快速切换机制，并为理解和调控模拟图像处理中的qBIC共振提供了系统的理论框架。
Keyword:
tunable metasurfaces
angular dispersion
edge detection
quasi-bound states in the continuum
