Desde sua invenção pelo Praªmio Nobel Dennis Gabor no final da década de 1940, a holografia encontrou amplo uso em aplicações cienta­ficas e de engenharia, como imagens computacionais, microscopia, sensores, monitores e interferometria. Em muitas aplicações de holografia, a reconstrução de hologramas para recuperar as informações do objeto geralmente érealizada usando computadores digitais e algoritmos iterativos, que podem ser demorados dependendo do tamanho dos hologramas.

Em um artigo publicado recentemente na ACS Photonics , o professor Aydogan Ozcan e o estudante de graduação Sadman Sakib Rahman do California NanoSystems Institute (CNSI) e do Departamento de Engenharia Elanãtrica e de Computação da Universidade da Califa³rnia, Los Angeles (UCLA) apresentaram uma nova abordagem para computadores - reconstrução totalmente a³tica e gratuita de hologramas usando redes difrativas. Uma rede difrativa éum processador totalmente a³ptico composto por um conjunto desuperfÍcies difrativas espacialmente projetadas que calculam coletivamente uma transformação desejada de um campo de luz de entrada por meio de interação luz-matéria e difração. As caracteri­sticas espaciais de uma rede difrativa são treinadas e otimizadas para uma dada tarefa usando o aprendizado profundo em um computador. Apa³s a conclusão do treinamento, essassuperfÍcies difrativas podem ser fabricadas e montadas para formar uma rede física que pode reconstruir totalmente opticamente um holograma de entrada de um objeto ou cena desconhecida, a  velocidade da luz e sem qualquer energia externa, exceto para a iluminação luz.

Toda a arquitetura de rede difrativa que pode reconstruir hologramas totalmente opticamente émuito fina e abrange apenas ~ 225 vezes o comprimento de onda da luz. Por exemplo, usando uma fonte de laser verde para iluminação, tal rede difrativa seria tão fina quanto um cabelo humano, tornando-a extremamente compacta e leve. Este design compacto e muito fino também torna possí­vel reconstruir instantaneamente um objeto de seu holograma em menos de 1 picossegundo, que émais de um trilha£o de vezes mais rápido em comparação com algoritmos de reconstrução de holograma digital de última geração que utilizam unidades de processamento gra¡fico (GPUs).

As análises numanãricas realizadas por pesquisadores da UCLA mostram que a rede difrativa exibe inaºmeras vantagens para a reconstrução de holograma totalmente a³tica, alcana§ando qualidade de reconstrução de imagem superior, profundidade de campo aprimorada e maior eficiência de difração na saa­da do processador difrativo. Os pesquisadores da UCLA concluem que este processador de holograma totalmente a³ptico pode encontrar muitas aplicações em diferentes campos, como imagens hologra¡ficas, microscopia, detecção e aplicações relacionadas a  exibição, especialmente se beneficiando de sua operação sem computador e capacidade de reconstrução de imagem ultrarrápida. Os autores agradecem o financiamento de pesquisa do US AFOSR.