O desenvolvimento contínuo de tecnologias ópticas exige novas abordagens na era do florescimento dos sistemas neurais. As propriedades da luz facilitam o processamento primário de informações visuais diretamente na fibra óptica, o que força os cientistas a procurar maneiras de implementar tais mecanismos na prática. Um avanço nessa área foi relatado por cientistas chineses que conseguiram incorporar uma rede neural óptica na extremidade de uma fibra óptica para transmitir imagens sem distorção.
Fonte da imagem: USST
Pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia de Xangai (USST) publicaram um artigo no periódico Nature Photonics relatando o desenvolvimento de uma tecnologia de imagem de fibra óptica para um endoscópio minimamente invasivo. Os cientistas trabalharam com fibra multimodo (MMF) como um canal mais espaçoso, tão fino quanto um fio de cabelo humano. Entretanto, devido à tendência do MMF de se dissipar, uma série de soluções teve que ser desenvolvida para reduzi-la. Ao mesmo tempo, o alto rendimento do MMF foi visto como uma ferramenta crítica em áreas como informação quântica e microendoscopia.
Atualmente, a compensação de dispersão modal é realizada usando redes neurais artificiais e moduladores de luz espacial, mas esses métodos fornecem apenas sucesso limitado na restauração de imagens distorcidas após sua transmissão por fibra óptica multimodo. Cientistas da USST decidiram superar essa barreira propondo uma abordagem fundamentalmente nova.
Os pesquisadores desenvolveram e integraram redes neurais difrativas ópticas multicamadas na extremidade mais distante de uma fibra óptica de 35 cm. Externamente, são placas transparentes especialmente gravadas nas quais a luz é refratada de uma determinada maneira, realizando efetivamente operações computacionais simples na velocidade da luz. Esta solução permite processar multiplicação de matrizes ópticas e implementar mais conexões em redes neurais sem usar circuitos elétricos. Isso abre possibilidades para tarefas como classificação óptica de imagens, descriptografia e detecção de fase.
Fonte da imagem: Nature Photonics 2025
Placas de rede neural difrativa óptica multicamadas foram fabricadas com lados de 150 µm. Eles tornaram possível ler e transmitir imagens ópticas com lados de 65 µm através de fibra óptica com resolução de 4,9 µm. Em particular, os cientistas demonstraram a capacidade do sistema de distinguir entre grupos de células HeLa que não foram incluídas no processo de aprendizagem. O sistema também forneceu reconstrução de imagem óptica de alta qualidade, destacando o potencial de integração de redes neurais difrativas miniaturizadas com fibra óptica multimodo. Isso cria uma plataforma sem precedentes para saída óptica na escala de mícrons, abrindo caminho para a criação de sistemas fotônicos compactos multifuncionais aplicáveis em medicina, ciência e fotônica quântica.