Tunable optical spatial differential operation via photonic spin Hall effect in a Weyl semimetal

Weyl半金属 光学 光子学 差速器(机械装置) 物理 半金属 GSM演进的增强数据速率 光子晶体 光电子学 计算机科学 电信 带隙 热力学
作者
Zhaoxin Wen,Wenhao Xu,Yong Zhang,Ting Jiang,Luo Z
出处
期刊:Optics Express [Optica Publishing Group]
卷期号:32 (6): 10022-10022
标识
DOI:10.1364/oe.516920
摘要

Optical differential operation is the basic principle of optical image edge detection, which has the advantages of high efficiency, simple structure and markerless compared with the traditional digital image processing methods. In this paper, we propose an optical differential operation with high contrast based on the photonic spin Hall effect in a Weyl semimetal, which enables to switch between one- and two-dimensional edge detection. Due to the unique optical and electrical properties of the Weyl semimetal, a transport model for the differential operation is established, which is closely related to the beam shifts. By tuning the incidence conditions, we effectively manipulate the in-plane and transverse shifts to switch differential operations between one and two dimensions. The contrast of the differential operation is further regulated by changing the physical parameters of the Weyl semimetal, and can be improved by two orders of magnitude compared to the conventional differentiator. This study provides new possibilities in edge detection and image processing owing to the advantages of switchable dimension and high contrast.

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