化彩色编码的衍射光谱成像系统技术背景：光谱图像是三维(3D)数据结构，由在不同波长下测量的同一场景的多个二维(2D)图像组成。光谱图像在医学成像、遥感、国防和监控以及食品质量评估等领域都有应用。跨多个波长的空间信息量是传统扫描采集成像系统的主要挑战之一，为了获得多个高清图像，这些系统需要较长的曝光时间，因此限制了它们在实时应用中的使用.目前，基于压缩感知(CS)的快照光谱成像(spectral imaging,SI)技术通过感知(sensing)编码投影获取的光谱信息，然后计算复原光谱图像，可以大幅降低所需要采集的光谱信息量。在这种情况下，可以从线性系统准确估计光谱图像，其感知矩阵表示随机测量 ...
。优化完成的衍射元件用光刻技术加工，折射透镜用金刚石车削加工。经实验验证，实际效果与模拟效果相符。原理解析：(1) 成像模型。首先以近轴光学的方式，不考虑离轴像差，用平面波看作为一个无穷远处的点光源，其经过光学元件的相位调制后，用波动光学理论在自由空间传播到图像传感器表面得到的光强作为点扩散函数。只考虑点扩散函数为平移不变的情况，这样可以简化问题。图像源与点扩散函数卷积，在图像传感器每个像素上随波长和时间积分，加上传感器的读取噪声，zui终成像。图像重建可以看作为求解一个Tikhonov正则化zui小二乘问题。(2) 端到端优化框架。用随机梯度法优化有一个光学元件的计算相机。将成像模型的每一步 ...
为神经网络到衍射传播到神经网络。如图1所示，第一个神经网络将入射到SLM上的复数场分解为实数域和虚数域两个通道，网络输出为SLM平面将出射的复数场(以实数和虚数两个通道输出)，从而校正SLM的非线性、空间变化的光源强度、光学像差等其它不良因素。SLM平面经调校的出射场使用角谱法传播到一个或多个目标平面。在获得目标平面的光场强度之前，先将角谱法所得复数场再次拆分为实数和虚数部分输入第二个神经网络处理，其输出也为实数和虚数部分的双通道输出。这里所用网络为UNet架构。(1)传统全息波传播使用角谱传播来描述。求解目标图像到SLM上相位分布的逆问题可以归结为：s是固定或可学习的放缩参数，fASM代表角 ...
光学元件发生衍射作用(此时反射回的入射角满足布喇格条件)，全息光学元件开始展现出反射镜的功能，使得光反射回后续光路(经典pancake的原理见附录)。(3) 全息光学元件制作。在AR系统里，数字图像光束和自然场景光束的合束是关键所在。最简单的合束器是一个50:50的分光片，但是对于头戴式、眼睛式的应用来说太笨重了。全息光学元件是一个轻薄的平板，其记录的是体全息图，只对满足布喇格条件(对入射角和波长明确要求)的光形成明亮的衍射再现像，对不满足此条件的光则相当于一个透射平板。全息光学元件可以制作成具有各种光学功能的元件，如微透镜阵列功能，反射镜功能等。微透镜功能的记录和使用见图2。本文将全息光学元 ...
一起滤掉高阶衍射光。所用LED为880mW白光LED,匹配全带宽为10nm的，中心波长分别为633、532、460nm的滤光片。LED耦合进纤芯直径200um的多模光纤输出。SLED模组(EXALOS RGB-SLED engines)单模光纤输出，z大输出功率5mW,中心波长分别为635、510、450nm。实验结果：参考文献：Yifan PengSuyeon ChoiJonghyun KimGordon Wetzstein,"Speckle-free holography with partially coherent light sources and camera-in-th ...
异性、分辨率衍射受限、散射样品中与深度相关的退化(degradation)和体积漂白等问题。文章创新点：基于此，美国国立卫生研究院的Yicong Wu(一作兼通讯)等人提出一种多视图(multiview)共聚焦显微镜，在空间上从亚微米到毫米，在时间上从毫秒到小时级地增强共聚焦显微镜的性能。轴向和横向分辨率提高两倍以上的同时，还降低了光毒性。主要举措有：(1)、开发紧凑型线扫描仪，能够在大面积上实现灵敏、快速、衍射极限的成像；(2)、将线扫描与多视图成像相结合，开发可提高分辨率各向同性并恢复因散射而丢失的信号的重建算法；(3)、采用结构光照明显微技术，在密集标记的厚样品中实现超分辨率成像；(4) ...
空域)，实现衍射极限分辨率图像重建。（2）提出数字自适应光学像差校正方法，应对组织成像中存在光学像差的问题。利用扫描光场显微镜不同角度测量之间的差异估计像差，然后通过数字平移角度图像校正像差。相比传统的自适应光学，不需要波前传感器或空间光调制器。原理解析：（1）利用小尺寸微透镜的衍射效应，借鉴叠层成像的原理，通过二维振镜周期性的扫描像平面，以牺牲时间分辨率为代价，同时获得高的空间分辨率和角度分辨率。如图1A和C所示。（2）如图1B和C，不同分割孔径上的线性相位调制对应角度分量的空间平移，使得不仅可以从角度测量之间的不一致估计空间非均匀像差，也可以通过数字平移角度图像来校正像差。这一过程称为数字 ...
差校准，利用衍射光学元件(DOE)、相干光纤束、神经网络的结合，实现直径小于0.5mm，分辨率约1um的超细内窥镜。(1)利用CFB的记忆效应，使用静态的DOE(双光子聚合光刻(2-photon polymerization lithography)制造)替代SLM的动态调制来补偿畸变。(2)DOE的随机pattern将三维物体的信息编码成二维的散斑pattern，沿着超细的CFB传输。基于U-Net的神经网络对散斑pattern解码，完成三维重建。a、DOE-Diffuser内窥镜的方案和原理。远端的diffuser将三维目标信息编码为二维散斑图案，该图案通过CFB传输到近端，使用神经网络实 ...
孪生像、多级衍射的问题。随着纳米加工技术的巨大发展，超材料和超表面引领全息图研究以及其它研究领域进入了工程光学2.0时代。超材料由亚波长级的人造结构(artificial structure)组成，它具有新颖的功能，超出了bulk material的局限性。三维超材料的加工非常困难，因此，超表面作为光学器件在可见光区扮演着重要的角色。超表面是一种二维超材料，由亚波长纳米结构组成，具有调制光的幅度、相位和偏振的能力。超表面的研究可以归为两类：静态超表面和动态超表面。动态或主动超表面的设计基于使用不同的超材料和机制，如相位变化材料(phase-change material)、液晶、光诱导(lig ...
斑尺寸相当于衍射斑直径，系统孔径角越大，焦斑尺寸越小，功率密度越高。另一方面，当入射束腰位于透镜物方焦面时，即x1=0，由式6得x2=0,Z2= -f^'，如上右图所示。出射光束束腰也位于后焦面上。由式5得于是为极大值。可见，入射光束的束腰距离透镜焦点越近，出射光束的光斑直径越大。与前面比较可以知道，入射光束的束腰在无穷远或位于透镜的前焦点时，出射光束的束腰均位于像方焦点处，但光斑直径不同，前者为极小，后者为极大，即后者出射光束的远场发散角为极小，而且据此，透镜的焦距f'越长，入射光束束腰ω01越小，则θ'越小，且当 ZR1 ≪ f'时，可使θ'小到可以 ...
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