无需计算机,基于衍射网络的全息全光重建技术背景:全息是一种应用广泛的技术。它在计算成像、显示、干涉测量、数据存储等领域都扮演着重要的角色。将全息与其它光学手段区分开来的是其具有记录和重建物体的强度和相位的能力。全息记录通常是物波与参考波干涉生成将物波的振幅和相位都编码的全息图。全息重建则是从记录的全息图强度恢复物的信息。全息可以分为同轴全息和离轴全息。同轴全息是指物波和参考波共轴,具有系统简单、大带宽积、稳定性强、重建时受到共轭像干扰等特点。离轴全息是指物波和参考波有夹角,使得共轭像与期望的重建像分离,从而获得清晰的重建像,但是带宽积不如同轴全息,且系统较复杂,抗干扰能力较差。电子计算机和图像 ...
学元件边缘的衍射损耗最小。此外,高斯光束通过自由空间的传播和通过无像差透镜的变换时,除轮廓比例因子外,将始终保持高斯型分布。电矢量沿z轴方向传播的高斯光束的性质可以由下面三个方程式来决定:上式中,R(Z)是距离坐标原点(束腰)Z处的高斯光束的波阵面的曲率半径(为球面),A(r)是高斯光束电矢量在r方向(也就是垂直于光波传播方向)的振幅,A0是波阵面中心的振幅,ω为光束的光斑半径,其中分析式1可以知道,当Z 趋于0的时候,R(Z)趋于无穷,即此时波阵面为平面;当0≤|Z|≤ZR的时候,R(Z)逐渐减小,并且R(Z)>Z,即波阵面的曲率中心不在原点并且会随Z变化而变化,如下图所示。当Z= ± ...
孔径相当大且衍射效应可以忽略不计的少数情况下。光学系统的数值孔径光学系统的数值孔径定义为:输入光测介质的折射率,与基于几何光学,可以输入近系统的光线相对于光轴的最大角度的正弦值的乘积(based on ray optics):最大入射角,是指光要可以通过整个光学系统,而不仅仅是通过一个入射孔。透镜的数值孔径一个简单的例子是凸透镜:图 1:准直透镜理论上可以接受来圆锥形光,圆锥的开口角度受透镜尺寸的限制。边界光线受到镜片尺寸的限制,或者在某些情况下,如果有一个不透明的面区,则可能会更少。通常不建议使用镜头的整个区域,因为可能存在大量球差。然而,数值孔径是一个完全几何的量度,并不考虑这些方面。在上 ...
R应用于相干衍射成像、编码衍射模式成像和傅里叶叠层显微镜,展现出了出众的相位复原性能。原理解析:(1)相位复原可以看作一个无约束优化问题(方程1)u是待复原目标复数场。f (u)是数据保真项,用于确保重建结果和测量值之间的一致性。g(u)是先验正则项。(2)使用广义交替投影策略对上式进行变换,转换成约束优化问题:(方程2)v 是用于平衡数据保真项和先验正则项的辅助变量,A是测量矩阵,I是测量值。(3)方程2的最小化问题可以分解为两个子问题,来交替更新u和v。子问题1,更新u:(方程3)PR是相位复原算子,本文选用交替投影方法做相位复原算子(泛化能力强,计算复杂度低)。子问题2,更新v:(方程4 ...
高帧率记录。衍射图案的变化用于监测样品所经历的运动。实验结果:图2:用于3D dSTORM成像、无监督数据采集和活细胞单分子跟踪的定制基准实时亚纳米聚焦和动态聚焦参考文献:Coelho, S., Baek, J., Walsh, J. et al. Direct-laser writing for subnanometer focusing and single-molecule imaging. Nat Commun 13, 647 (2022).DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-022-28219-6关于昊量光电:上海昊量光电设备有限公司是国内知名光电产 ...
整激光功率,衍射光栅G和透镜L3(f=4mm)将泵浦光和斯托克斯光耦合进两个不同的纤芯。样品信号由双芯双包层光纤(DCDC-fiber)传导,经二向色镜DC2偏折引入光电倍增管(PMT),带通滤光片F2选择需要的非线性信号(CARS/SHG/TPEF),透镜L2将光信号聚焦在PMT上。(2) 双芯双包层光纤。如图2 ,纤芯1直径4.8um,截止波长836nm;纤芯2直径6.3um,截止波长970nm。分别用于引导795nm泵浦光和1030nm斯托克斯光,内包层掺氟,直径60um。125um直径纯石英双包层,被直径为230um的掺氟聚合物包裹。包层用于信号采集。(3) 内窥镜探头。DCDC光纤由 ...
密受限的光,衍射效应变得更强。因此,光纤模式与数值孔径之间没有密切的关系。只是,高数值孔径光纤往往具有较大发散角的出射光。然而,光束发散度也取决于纤芯直径。例如,下图显示了光纤的模式半径和模式发散如何取决于固定数值孔径值的纤芯半径。模式发散远低于数值孔径。对于 0.1 的固定数值孔径和 1000 nm 的波长,阶跃折射率光纤的基模的模式半径和发散角作为纤芯半径的函数。在下图中可以看出,角强度分布在某种程度上超出了对应于数值孔径的值。 这表明纯粹几何考虑的角度限制不是波的严格限制。纤芯半径为 3.5μm、数值孔径均为 0.1 的光纤模式在 1000 nm 处的远场强度分布。 强度分布在某种程度上 ...
长光有较高的衍射效率,而且布拉格光栅陷波滤光片为反射式滤光片,高衍射效率带来高反射率;但需要同时满足波长和角度才能实现较为理想的衍射效率;一般应用于低波数拉曼的BNF的衍射效率>99.9%(或理解为OD>3),对于某一单色光的角度相关的半峰宽FWHM≈5mrad,波长选择选择半峰宽FWHM<5 cm-1。图1: 反射式BNF的滤光示意图图2:BNF的衍射效率vs光入射角度②Braggrate Pass Filter, BPF(体布拉格光栅陷波滤光片)BPF只是作为BNF的另一种使用方法,常在拉曼测量系统中用于滤除入射激光的杂模,如图3所示:透过BPF的光为不符合单色和准直性条件的光。因为同样是 ...
发效率,保持衍射极限焦斑,即该焦斑在时间上是傅里叶限制(脉宽的下限)的。正如球差会在空间上扩大聚焦体积并降低激发效率一样,扩束镜、扫描光学系统和显微镜物镜中的色散会延长脉冲持续时间,并降低脉冲质量。有多种策略可用于对这些光学器件的色散进行预补偿,以确保傅里叶变换极限或接近傅里叶限制的聚焦脉冲。值得注意的是,应考虑补偿方案本身的效率,以确保最终图像中有可实现的增益。例如,如果我们假设一个简单的方波脉冲形状,平均检测到的二阶信号可以估计为: N:脉冲重复频率 E:脉冲能量 :脉冲持续时间 A:面积 。在这种情况下,我们研究二阶非线性,例如 TPEF 或 SHG。值得注意的是,我们看到检测到的 ...
面,设计用于衍射与激光匹配的特定波长,并传输所有其他波长。这些滤波器使得激光波长具有极高的衰减(每个滤波器的波长为>OD 4),同时保持附近拉曼信号在5波数以上的高传输。图2这导致能在5-200波数快速获取高质量超低频拉曼光谱。这些系统是基于一个稳定波长的激光源,一系列VHG滤波器和单级光谱仪如图3。这种强瑞利衰减和高宽带传输的结合使系统能够同时捕获强烈的低频斯托克斯和反斯托克斯拉曼波段和“指纹区域”过渡,极大地简化了整个系统,降低了尺寸和成本,同时提高了使用拉曼进行化学鉴定和其他应用的灵敏度和可靠性。图3上述系统由一个单模波长稳定二极管激光器和一系列与激光输出波长光谱匹配的超窄带VHG ...
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