數位光學及其對光通訊產業的影響

光纖在線編輯部  2019-07-17 18:08:47  文章來源:自我撰寫  版權所有,未經書面許可嚴禁轉載.

導讀:臺灣光電產業協進會PIDA今天在桃園縣中央大學國鼎光電大樓116教室舉辦一天的“光學新世代科技:數位光學”的研討會,邀請中央大學,臺灣交通大學,逢甲大學,臺北科技大學六位教授講課,圍繞數位光學原理及應用展開培訓,編輯和近百位來自臺灣產學研各屆代表聆聽了講座。

7/17/2019, 光纖在線訊,臺灣光電產業社會教育的龍頭與尖兵(孫教授語),臺灣光電產業協進會PIDA今天在桃園縣中央大學國鼎光電大樓116教室舉辦一天的“光學新世代科技:數位光學”的研討會,邀請中央大學,臺灣交通大學,逢甲大學,臺北科技大學六位教授講課,圍繞數位光學原理及應用展開培訓,編輯和近百位來自臺灣產學研各屆代表聆聽了講座。



第一次聽到數位光學的名詞是上次拜訪來臺灣PIDA聽PIDA和和蓮光電董事長邰董介紹,他稱這是一項顛覆傳統光學的革命性技術。正是聽到邰董的介紹才促使編輯飛到臺灣來上這一課,一天下來,不虛此行,獲益匪淺,以下是一些粗淺的認識,和行業朋友分享。

什么是數位光學?逢甲大學劉榮平教授給出的定義是:“但凡利用量測的多樣性去克服傳統光學系統先天的限制,或利用預知系統特性去優化系統,或獲取高維度的光信息,都稱作數位光學或者計算光學。”簡單一點,中央大學孫慶成教授給出更簡潔的描述:“操縱波前(相同光路徑長度OPL的點構成的面)的數字方案”。他還應用佛經中的“色不異空,空不異色,色即是空,空既是色”來闡述光學領域頻譜域和空間域的關系。過往,人們利用的只是光的強度信號,基本沒有利用相位信息。新的數位光學,實際上是更多利用了光信號的相位信息。其實現實中全息成像,相干光通信都是利用光相位信息的案例,數位光學技術有望更多利用光的相位信息。

數位光學技術背后的理論依據是什么?來自臺灣交通大學的田仲豪教授為學員普及了傅里葉光學的基本原理和在數位光學中的應用。理工科的人對信號系統中的傅里葉變換都不會陌生。在光學領域的傅里葉光學講述的是把光從空間域向頻域的變換。編輯當年做研究生時研究激光器和光纖耦合的時候就接觸過傅里葉光學,研究光信號在空間和透鏡系統的傳播,衍射,都離不開傅里葉光學。

靠什么去實現光學領域的傅里葉變換?臺北科技大學的徐巍峰教授介紹了自己對衍射光學元件DOE以及空間光波調制器SLM的研究。光學系統中的透鏡就是傅里葉變換的工具,但是要想實現對光信號更精確的控制,要依靠DOE,這是一種基于特殊設計采用特殊工藝(比如LCoS)制作的元件,代表性產品如和蓮光電的SLM。

數位光學技術有什么用?你看過蘋果iWatch和混合現實MR眼鏡公司Magic Leap的宣傳片嗎?孫教授告訴我們,不帶眼鏡想實現人眼3D是違反基本物理原理的,即便蘋果公司也感覺開發起來極端困難。但是借助數位光學技術,宣傳片中一些未來的景象,比如投影鍵盤等都是可以做到的。更現實一點,借助數位光學技術,可以實現更好的全息顯示技術,衍射投影,光刻投影技術等。在研討會現場,和蓮光電展示了他們的SLM產品和在3D投影,深度成像領域的應用。

數位光學和我們光通信業者有什么關系?在和蓮光電的宣傳板上還聲稱他們開發了現場可編程的光陣列芯片FPOA,替代傳統棱鏡的數位光學產品。這些產品讓編輯想到,或許有一天,今天光器件中采用的濾波片,透鏡等產品都可以基于數位光學更好實現,甚至相干通信領域的DSP芯片能否在光域實現呢。和蓮光電的蔡君偉先生還告訴編輯,他們在光通信領域正在和多家領先光通信公司探討數位光學在WSS領域的應用。不僅在光通信領域,最后一位演講者,逢甲大學的余業緯助理教授還介紹了基于多模光纖和數位光學共軛成像技術的醫療內窺鏡技術。

數位光學技術是一項全新的領域,正在吸引越來越多的研究者進入。這項技術所展現的廣泛的應用前景值得光通信和所有光電業者高度關注。用中央大學孫慶成教授的話,現在不去了解這一技術,您就落后我們十年了。更不用說落后國外的先進業者。
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