A unidirectional imager would only permit image formation along one direction, from an input field-of-view (FOV) A to an output FOV B, and in the reverse path, the image formation would be blocked. Here, we report the first demonstration of unidirectional imagers, presenting polarization-insensitive and broadband unidirectional imaging based on successive diffractive layers that are linear and isotropic. These diffractive layers are optimized using deep learning and consist of hundreds of thousands of diffractive phase features, which collectively modulate the incoming fields and project an intensity image of the input onto an output FOV, while blocking the image formation in the reverse direction. After their deep learning-based training, the resulting diffractive layers are fabricated to form a unidirectional imager. As a reciprocal device, the diffractive unidirectional imager has asymmetric mode processing capabilities in the forward and backward directions, where the optical modes from B to A are selectively guided/scattered to miss the output FOV, whereas for the forward direction such modal losses are minimized, yielding an ideal imaging system between the input and output FOVs. Although trained using monochromatic illumination, the diffractive unidirectional imager maintains its functionality over a large spectral band and works under broadband illumination. We experimentally validated this unidirectional imager using terahertz radiation, very well matching our numerical results. Using the same deep learning-based design strategy, we also created a wavelength-selective unidirectional imager, where two unidirectional imaging operations, in reverse directions, are multiplexed through different illumination wavelengths. Diffractive unidirectional imaging using structured materials will have numerous applications in e.g., security, defense, telecommunications and privacy protection.


翻译:单向成像器只能按照一个方向形成图像, 从输入视野字段( FOV) A到输出 FOV B, 在反向路径中, 图像形成会被屏蔽。 在这里, 我们报告第一次演示单向成像器, 展示基于连续的 diffactive 层的极分不敏感和宽带单向成像, 它们是线性和异向的。 这些 diffractive 层通过深层次学习得到优化, 包含成百上千的 diffractive 阶段功能, 将输入的字段集体调制成一个密度图像图像到输出 FOV B, 并且将输入到输出 FOV 的 FOV, 同时将图像形成在反向方向。 经过深层次训练的 diffractive 层形成形成一个单向成单向图像。 作为对应设备, diffractive 单向单向的单向成像仪在前向和后向方向具有不对称模式处理能力, 我们从 B到 A 的光学模式被有选择地引导/ 折射偏向错过了输出 FOV, 而在前方向使用 方向的 方向上, order 方向的 方向, 方向的 方向的 madealalalal adal lial lial lial lial lial dial dial dial liftal dial lieval lial li li li li li li li li li li li li li lieval li le lieval drial drial lection lectional dival li lex lemental dival deal deal deal deal max lection laftal lemental deal dal lemental deal dal dal lemental lemental lemental lectionaldaldal lectional lemental lemental lemental lemental dal dal dal dal dal dal dal dal dal lemental dal dal dal lautaldal li lemental lemental lemental dal

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