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储能系统技术 储能系统 ★ 5.0

用于可重构图像处理的相变超表面

Phase-change metasurfaces for reconfigurable image processing

作者 Tingting Liu · Jumin Qiu · Tianbao Yu · Qiegen Liu · Jie Li
期刊 Applied Physics Letters
出版日期 2025年1月
卷/期 第 126 卷 第 8 期
技术分类 储能系统技术
技术标签 储能系统
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 光学超表面 可重构成像 相变超表面 边缘检测 计算机视觉
语言:

中文摘要

光学超表面为紧凑型高速低功耗图像处理提供了新途径,但其在实际应用中仍面临成像功能不可重构的挑战。本文提出并实现了一种基于相变材料的超表面,可在可见光波段动态切换边缘检测与明场成像模式。通过调控电学和磁学Mie型共振的角色散特性,在Sb2S3非晶态下实现角度依赖的透射响应,用于高效各向同性边缘检测;在晶态下则呈现角度无关响应,实现均匀明场成像。该可重构超表面在自动驾驶系统的计算机视觉中具有重要应用前景。

English Abstract

Optical metasurfaces have enabled high-speed, low-power image processing within a compact footprint. However, reconfigurable imaging in such flat devices remains a critical challenge for fully harnessing their potential in practical applications. Here, we propose and demonstrate phase-change metasurfaces capable of dynamically switching between edge-detection and bright-field imaging in the visible spectrum. This reconfigurability is achieved through engineering angular dispersion at electric and magnetic Mie-type resonances. The customized metasurface exhibits an angle-dependent transmittance profile in the amorphous state of Sb2S3 meta-atoms for efficient isotropic edge detection, and an angle-independent profile in the crystalline state for uniform bright-field imaging. The nanostructured Sb2S3-based reconfigurable image processing metasurfaces hold significant potential for applications in computer vision for autonomous driving systems.
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SunView 深度解读

该相变超表面的可重构光学处理技术对阳光电源智能运维系统具有重要启发价值。其动态切换边缘检测与明场成像的能力,可应用于iSolarCloud平台的光伏组件智能巡检:通过边缘检测模式快速识别组件热斑、裂纹等缺陷边界,明场模式则用于常规监控成像。该技术的低功耗、高速处理特性契合大型PowerTitan储能电站和分布式光伏电站的无人机/机器人巡检需求,可显著提升ST系列储能系统和SG逆变器阵列的预测性维护效率。此外,其在自动驾驶视觉中的应用潜力,也为新能源汽车充电桩的智能车辆识别与定位系统提供了前端光学计算的创新方案,减轻后端算力负担。