光调Q,控制衍射损耗的声光调Q和控制吸收损耗的可饱和吸收体调Q。电光调Q技术:电光调Q技术的原理是普克尔斯(Pockels)效应——即一级电光效应,电光晶体的双折射效应与外加电场强度成正比,偏振光经过电光晶体后,偏振面旋转的角度与晶体长度和两侧所加电压的乘积成正比。电光调Q激光器的原理图如下所示:目前普遍应用的电光晶体有KD*P(磷酸二氢钾(KDP),磷酸二氘钾(DKDP))晶体和LN(铌酸锂LiNbO3)晶体。当线偏振光入射到电场中的晶体表面,分解成初相位相同的左旋和右旋两束圆偏振光。在晶体中,两束光线的传播速度不同。即从晶体中出射时,两束光线存在相位差。则合成的线偏振光的偏振面已经和入射光 ...
播由基尔霍夫衍射积分描述,这相当于场与固定核的卷积。此操作代表了卷积神经网络 (CNN,大多数视觉计算应用程序的首选神经网络架构) 的基本构建块之一。然而,为了使波传播成为光学计算的有用工具,我们需要可编程性。例如,卷积核能够被设计。这可以通过傅立叶光学实现,光路中特定的透镜排布可以将物理上正向或逆傅立叶变换应用于光场。插入到光路傅立叶平面中的光学元件实现了输入场与光学元件的幅度和相位的逐元素相乘。通过卷积定理可知,这对应于输入场与插入光学元件的逆傅立叶变换的卷积。因此,可以使用透镜和其它光学元件以光速将图像的光场与任意卷积核进行卷积。过去,这种见解已被用于设计光相关器(optical cor ...
术背景:超越衍射极限分辨率的光学成像技术推动了细胞内研究和单分子水平化学反应研究的发展。超分辨率受激发射损耗显微镜可以实现具有超高时空精度的三维成像。对于单分子检测和定位技术,如随机光学重建显微镜或光激活(photo-actived)定位显微镜,可光开关探针(photo-switchable probes)的位置定义为衍射极限点的中心位置。多次重复成像过程,每一次对不同的随机激活荧光团成像,可以实现纳米级的重建分辨率。然而,对样品透明性的要求,使得这些超分辨显微镜技术不可能用于被强散射介质(如生物组织、磨砂玻璃、粗糙墙角等)掩埋的物体。这些介质对光的吸收不强烈,但是扰乱了光路,产生像噪声一样的 ...
前传播过程的衍射积分进行数字聚焦。数字全息已在生物学、诊断学和医学、微流控和片上实验室成像(lab on a chip)、三维追踪、细胞力学、即时检验(point of care testing)、环境监测等领域得到了广泛的应用。相衬层析(phase contrast tomography,PCT)可以从不同方向探测样品,从而测量出样品的三维折射率分布。多方向探测可通过移动光源、旋转样品的等方式获得样品不同方向的信息。当前不足:当前基于数字全息的PCT需要在机械或光电激光束扫描设备的情况下完成三维成像。文章创新点:基于此,意大利那不勒斯费德里克二世大学的Zhe Wang(第一作者)和Pietr ...
非线性抑制了衍射极限激光焦点不可避免的横向和轴向拖尾,从而保证了沿所有三个空间方向的激发和后续化学反应的关键浓度。重要的是,没有额外非线性的单光子吸收不能从根本上提供这种浓度来制造任意3D 结构。为了获得有效的双光子吸收,通常使用锁模皮秒或飞秒激光源。尽管双光子光刻是一项成熟的技术,但在3D激光纳米打印中使用飞秒激光器获得有效的双光子吸收仍有许多缺陷。首先,当从足够多的聚合物交联点向上增加激光功率时,由于三光子和四光子吸收过程以及更甚的开始,会发生微爆炸,从而导致多余的高能电子态。通常,发生微爆炸的激光功率比写入点高一个数量级以下。即使在写入点,光刻胶中的小污染物或污垢微粒也会引发微爆炸。此类 ...
像素边缘发生衍射,限制了体素分辨率,使得这种光线追迹简化不会发生。即使像素密度为每度100s,当物体投影离光场显示显示器平面太远时,由于像素之间的衍射,它也会变得模糊。这种衍射效应无法避免,并且本质上会降低光场显示器的深度分辨率和accommodation。图3、体素从发射平面投影的图示 a 光场显示,b 全息显示为了消除较小像素尺寸所经历的衍射现像,像素之间需要很强的相干性,从而使光场显示与全息无法区分。再现accommodation的难度引起了视觉不适,因此不得不限制显示的景深。为了再现显示器平面之外的体素,光线需要被光学系统聚焦在那个点上。如果不能随意重新聚焦子像素,光场显示器只能从发射 ...
合优化而来的衍射光学元件(diffractive optical element,DOE )组成。点扩散函数形成的物理机制可以建模为:点物从无穷远处以平面波形式入射进光学系统,经DOE相位调制、自由空间传播、单反镜头相位调制、自由空间传播、在相机上产生点物的强度分布,即点扩散函数h。(2) 基于CNN的图像重建。使用U-net架构从测得的y恢复x。具体来说,U-net使用跳跃连接并且有5个尺度,每个尺度有4个连续的下采样操作(maxpool)和4个连续的上采样操作。在U-Net 的每个尺度上,都包含一个额外的卷积层;每个卷积层后跟一个修正线性单元(ReLU)。BatchNorm层在每个上采样层 ...
的能力,为亚衍射极限光子器件的演示提供了诱人的基础。然而,用于现实世界应用的实用且可扩展的等离子体光电子学仍然难以捉摸。在这项工作中,作者设计、生长、制造和描述了单片集成和亚衍射极限厚度的长波红外(8-13um)探测器。作者:Leland Nordin, Priyanka Petluru, ...Daniel Wasserman链接:https://doi.org/10.1364/OPTICA.43803913.标题:用于高灵敏度图像传感器的全色分选超透镜简介:高灵敏的图像传感器允许暗场景/超快成像。而传统的图像传感器上的彩色滤光片阻拦了部分可检测的光。在这里,作者证明了一种偏振不敏感的超表面 ...
考光照射下的衍射光通过分束器的一个方向到达人眼,真实环境通过分束器的另一个方向进入人眼,形成组合带有AR图像的背景环境图像。传统的AR/VR设备基于双目视觉显示或光场显示,两者都可能存在聚散调节冲突(vergence-accommodation conflicts),导致用户头晕或疲劳。全息显示器提供3D视觉感知,而不会在观看者中产生会聚聚焦冲突(convergence-focusing conflict),从而减轻这些负面的用户体验。在工业/企业应用之外采用AR的速度很慢,部分原因是上述物理影响。消费者对智能眼镜和AR设备的广泛采用之所以兴趣低迷,其另一个原因是长时间佩戴头戴式设备 (HMD ...
成像、X射线衍射层析、光声成像、全息、相位成像、核磁共振成像、眼科成像、血细胞计数、超快成像、长距成像等。英国格拉斯哥大学的Matthew P. Edgar, Graham M. Gibson & Miles J. Padgett等人撰写综述文章,介绍了单像素成像的原理和应用前景。单像素相机是如何工作的(1)相机架构单像素相机有两个主要部件:空间光调制器(spatial light modulator, SLM)和单像素探测器。SLM有两种,一种是DMD,另一种是LCD。虽然LCD具有可调制相位和振幅的能力,但是因为DMD具有出众的调制速率(超过20kHz),因此,在计算成像系统中最常 ...
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