Инженеры из Школы инженерии UCLA разработали универсальный метод управления светом в микроскопах и камерах. Раньше для этого использовали статические линзы с фиксированными свойствами, которые ограничивали возможности настройки. Новый подход позволяет гибко менять распределение света в трех измерениях с помощью набора дифракционных поверхностей, оптимизированных алгоритмами глубокого обучения.

Результаты опубликованы в издании Light Science & Applications.

Этот метод открывает путь к созданию программируемых оптических систем, способных мгновенно захватывать 3D-изображения без механического сканирования или сложной цифровой обработки. Например, можно получить снимок объекта сразу в нескольких спектральных диапазонах, не используя светофильтры.

Преимущества технологии:

• Точно управляет светом на микроуровне.
• Позволяет создавать компактные мультиспектральные камеры.
• Упрощает 3D-микроскопию, ускоряя анализ биологических образцов.

Потенциальные применения — от медицинской диагностики до систем шифрования данных с помощью света.

Главный прорыв здесь — в гибкости. Традиционная оптика жестко задана на этапе производства, а эта система адаптируется под любую задачу. В медицине это может означать микроскопы, которые одним кадром фиксируют и форму клеток, и их химический состав. В промышленности — камеры для контроля качества, которые сразу видят дефекты в разных спектрах. В робототехнике — компактные датчики, способные лучше ориентироваться в пространстве.

Пока метод демонстрировался только в симуляциях. Реальные условия — температурные колебания, вибрации, погрешности материалов — могут снизить точность. Кроме того, обучение таких дифракционных процессоров требует огромных вычислительных ресурсов, что пока ограничивает массовое применение.

Ранее российские ученые собрали уникальный рентгеновский микроскоп.