在各种实验场景中有着众多的应用,比如在冷原子方面,通常会搭配可调谐激光器,先使用可调谐激光器调节激光频率,最后再使用声光移频器去移频和锁定到相对应的波长上就可以,此外,声光移频器在多普勒测速以及外差干涉检测方面也有着许多的应用。 ...
距决定了被摄景物与光电成像器件的距离,以及成像大小。在物距相同的情况下,焦距越长的物镜所成的像越大。2. 相对孔径成像物镜的相对孔径为物镜入瞳的直径和焦距之比。相对孔径的大小决定了物镜分辨率、像面照度和成像物镜的成像质量。3. 视场角成像物镜的视场角决定了能在光电图像传感器上成像的良好空间范围。要求成像物镜所成的景物图像要大于图像传感器的有效面积。这些参数之间相互制约,不可能同时提高,在实际应用中根据情况适当选择。还有另一部分与光电成像器件有关的参数1. 扫描速率不同的扫描方式有不同的扫描速率要求。单元光机扫描方式的扫描速率由扫描机构在水平和垂直两个方向的运动速率决定。多元光机扫描方式图像传感 ...
细胞级技术背景:生物组织是具有众多特异性细胞到器官功能单元的复杂分级三维结构。空间关系、三维形态以及这些长度尺度内和跨尺度的相互作用共同为生物功能提供了基础。因此,将单个细胞的空间结构和形态映射到完整器官的尺度是理解健康或疾病中系统级行为的依据。现有成像、数据存储、分析技术无法在单细胞水平上绘制整个人体器官。更可行的方法是以较低的分辨率获得整体空间分布,然后在其基础上选择感兴趣区域进行更高分辨率的成像,这种类型的成像可以被认为是分级成像。目前,分级成像通常涉及在高分辨率成像之前对较大样本进行物理二次采样。物理子采样对数据配准和收集正确或代表性子样本的要求带来了挑战。当前对完整器官实现多尺度三维 ...
高效计算的场景。关键图示:(1)片上矩阵乘法引擎,使用基于光子芯片的光频梳生成多个波长执行并行乘法累加(MAC)运算,在利用相变材料的波导网络中进行非相干相加(此处的光频梳利用了工作在耗散克尔孤子态(dissipative Kerr soliton states, DKS)的芯片级微梳,因为其可以生成宽带、低噪、完全集成的光频梳)。a,数字和模拟电子架构与我们的光子张量核心架构的比较。数字电子(左)需要分布在多个内核上的许多连续处理步骤来计算图像的卷积运算,而整个 MVM 可以使用模拟电子内存计算(中)一步执行。光子内存计算(右)将波长复用作为额外的自由度,在单个时间步长内实现多个 MVM ...
超透镜技术背景:传统的折射光学元件通常体积庞大且笨重,而对于从消费电子产品到基于无人机或卫星的遥感的各种应用,紧凑、轻便的光学元件是其所渴求的。近年来,超表面已成为波前控制的新平台。超表面(metasurface)由厚度小于或接近光波长的、亚波长间隔的电介质或金属天线阵列组成,它可以准确地调制光的相位、振幅和偏振,且外形紧凑、具有通用成像能力。目前,广泛应用超透镜(metalens)技术的主要障碍之一是其孔径尺寸。增加透镜孔径的尺寸可以产生更高的成像分辨率,这对于显微镜和长距离成像应用来说都是至关重要的。具有纳米级非周期性特征的光学超透镜通常通过诸如电子束光刻(electron-beam li ...
器实现技术背景:量子计算在数据存储和计算能力上都远超经典计算。这是由于量子计算机存储的是量子比特(qubit),而一个量子比特可以表示量子态|0⟩和|1⟩的叠加,一次运算就可以同时处理两个状态的信息。传统电子计算机则不同,其储存电平的高低,一次只处理一个比特的状态数据。因此,当处理2n比特的数据时,传统计算机需要操作2n次,而量子计算机只需要对n个量子比特进行一次操作即可。量子比特的实现可由两能级原子系统来表示也可由光的不同偏振方向表示(黄一鸣,“量子机器学习算法综述”,2018)。结合量子计算的新型机器学习,量子机器学习近来取得了惊人的进展,其新颖的算法预示着近期量子计算机的有用应用。一个具 ...
息显示技术背景:在众多显示应用中,全息是一种具有变革潜力的技术。如直视(direct-view)显示,全息可以实现裸眼三维显示。对于虚拟现实和增强现实中使用的近眼显示器,全息显示在感知真实感和视觉舒适度上也有更好的解决方案。对于汽车应用中的HUD(heads-up displays),全息显示器不仅具有自然对焦提示(focus cues),还具有前所未有的图像亮度和动态范围。尽管计算机生成全息(conputer-generated holography, CGH)在光学系统和算法上已经有了许多进展,但是全息显示使用相干光源产生的散斑使得全息还不能成为一个替代传统显示技术的成熟方案。散斑是由相干 ...
字全息技术背景:数字全息可无需透镜、无需扫描实现三维成像。其可以具有很高的时间和空间分辨率,光路中的介质可以是线性或者非线性的。数字全息的应用包括光学轮廓和变形测量、波前传感、相对较短距离的三维轮廓分析(与LIDAR技术的数百公里相比)、生命科学的显微镜和纳米显微镜、粒子成像测速、层析和激光散斑对比(contrast)成像,以及通过计算机生成的全息图在光遗传学、数据存储或虚拟和增强现实的近眼显示器等领域产生复杂的三维波前等。文章创新点:德国马克斯·普朗克量子光学研究所的Edoardo Vicentini(一作)和Nathalie Picqué(通讯)提出一种双光梳数字全息术,可以获得每一个光梳 ...
级观测技术背景:活体组织中细胞和细胞器的长时间高时空分辨率监测对理解其生理现象具有重要意义,但是组织特殊的光学属性使得长时间高时空分辨率监测非常困难。细胞的离体观察难以反映其在体内的真实生物动态,例如肿瘤细胞在体外很容易被杀死,而在活体环境时,受到三维组织以及各种细胞因子的影响,想要杀死肿瘤细胞就变得没那么容易。这个时候,就需要有效的三维活体成像手段来替代二维的体外研究。细胞之间以及细胞内的活动往往需要高时空分辨率的手段来应对,特别是哺乳动物,心跳和呼吸会在没有高成像速率的情况下引入运动模糊和伪影。组织中折射率的不均匀分布会导致严重的光学像差,从而降低图像分辨率和信噪比(SNR)。强光剂量会干 ...
于某些应用情景,这是不可接受的。当不允许使用磁铁时,使用恒力弹簧是一种可行解决方案。有两种类型的弹簧与此概念相关。1.一个长的线性弹簧经典的拉伸弹簧没有恒定的力,因此乍一看它不适合质量补偿(需要恒定的补偿力)。但是,如果在尚未太紧的区域使用长弹簧,则力是相当恒定的。它并不完美,但压电电机可以克服这种波动的力。使用线性弹簧进行质量补偿是有效的,但需要足够的高度才能在弹簧力恒定的弹簧区域中使用弹簧。只要有足够的工作高度,这个概念就可以应用到任何平台。这个想法的一个优点是,在不同的有效载荷的情况下,可以安装不同的弹簧。这使得这个概念比磁质量补偿更灵活。2.圆形恒力弹簧您可能从卷尺中知道这个原理。圆形 ...
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