程损耗,n为折射率,L为腔长,λ0=c/v0为真空中的波长。可见Q值与损耗因子δ成反比。调Q即改变谐振腔的损耗因子,比较常见的有控制反射损耗的电光调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 ...
改变光波导的折射率)。然而,由于大多数光电材料的热光系数相对较小,产生相位变化通常需要数十至数百微米数量级的路径长度。处理位的数据,需要个移相器,随着数据量的增加,这种方案可能会导致系统结构过大。此外,相位变化生效所需的时间相对较长,大约为数十微秒,这会限制片上(on chip)训练过程的速度(因为需要频繁地改变相位来计算梯度)。最近的一些工作旨在利用光学快速傅立叶变换 (OFFT)、环形谐振器、声光调制器和3D打印的替代架构来解决这些问题。其它基于相变材料、电吸收和电光效应的方法也可以解决其中的一些问题,但这些技术仍未成熟。当前不足:传统的光学神经网络(optical neural netw ...
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,最终成像。图像重建可以看作为求解一个Tikhonov正则化最小二乘问题。(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描述为一个可微的模块。光学元件的 ...
经有数种基于折射的快照SI仪器,如编码孔径快照光谱成像仪(CASSI)、双编码高光谱成像仪(DCSI)、空间光谱编码压缩高光谱成像系统(SSCSI)、快照彩色压缩光谱成像仪(SCCSI)、棱镜掩模视频成像光谱仪(PMVIS)和单像素相机光谱仪(SPCS)。基于折射光学的仪器的有多种编码策略。最通用的方法是采用具有不透明或透明特征的黑白编码孔径,阻挡或让光通过每个特定的空间点。因为相同的模式对所有光谱带进行编码,所以这种策略被称为空间编码,通常使用DMD(digital micromirror device)来实现它。另一种方法采用称为彩色编码孔径(CCA)的滤光器阵列实现空间和光谱编码,这需要 ...
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 lithogr ...
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)。强光剂量会干扰正常的细胞行为和细胞器功能,导致活体成像的光子剂量有限,即信噪比低,时间分辨率也会下降。为了解决组织长时间高时空分辨率监测非常困难的问题,研究人员开发出了各种各种的技术手段。过去的十年中,亚细胞活体显微镜有了大幅的发展,例如转盘共聚焦显微镜、自适应光学(AO)、高速双光子显微镜和光片显微镜(LSM),它们与新的动物模型一起促进了神经科学、发育生物学、免疫学和癌症生物学领域的各种研究。然而,在分辨率、速度、SNR和样本健康之间存在难以躲避的矛盾,这在实时荧光成像中被称为“挫折金字塔(pyram ...
接近透明,其折射率接近2,这远大于普通玻璃材料。因此氮化硅材料适合用于设计高效超表面。氮化硅纳米柱的高度全为700nm,矩形晶格周期为500nm,半径在90到188nm之间。纳米柱的仿真使用有限差分时域(FDTD)法。选择了6个合适的半径加工,氮化硅纳米硅的透射系数和相位响应与在633nm时纳米柱半径的关系见图2B。图2C和D是加工结果的扫描电镜图像。图2、动态 SCMH 的实现。刻度条,1um实验结果:视频1、动态空间通道复用超全息图显示结果视频2、动态空间通道选择超全息图显示结果视频3、动态三维空间通带选择超全息图显示结果附录:光路,DMD为DLP6500FYE参考文献:H. Gao, Y ...
源,通过梯度折射率多模光纤(包层直径125um,纤芯直径62.5um)进行偏振分辨二次谐波生成成像。在成像之前需要用校准单元使用干涉测量的方式对通过光纤的光进行校准,此过程大约需要5分钟。校准信息得到后,可以通过将适当形状的波前耦合到光纤中产生聚焦点。每个聚焦点位置对应一个空间光调制器(SLM)上的特定图案。SLM序列显示不同的图案,实现在距多模光纤出光口15um的平面上进行聚焦点扫描(模拟激光扫描显微镜)。成像时,移除校准单元,二向色镜将后向散射回光纤的二次谐波生成信号反射进入光电倍增管进行成像。实验证明:(1)小鼠尾腱上两个区域Ⅰ和Ⅱ的线偏振二次谐波生成成像结果。(a)图从上到下分别是所有 ...
介质中的微观折射率不均匀引起的光学散射使得入射光的(行走)路径随机化,这对有效传递光强造成了巨大的挑战。为了克服这一挑战,(研究人员)正在积极开发和应用波前整形(wavefront shaping, WFS)方法来将光聚焦到或穿透散射介质。WFS通过调制入射波前使得不同行走路径的散射光子在目标位置相长干涉。WFS技术可以分为三类:基于反馈的波前整形、传输矩阵求逆、光相位共轭(optical phase conjugation, OPC)或光时间反转(optical time reversal)。前两类通过一般需要数千次测量的迭代过程来确定最佳的调制波前,这导致系统运行时间相当长。基于OPC的W ...
音传播介质的折射率的微小变化来工作。以连续波模式工作的1550nm激光二极管发出的1mW光束通过光纤发送到Fabry-Pérot标准具。腔内压力发生变化的那一刻,透射(以及反射)光强度的强度就会被相应地进行调制。因为对于许多应用来说,使用单根光纤的简单传感器设置是首选,所以对反射光进行监测。在普通光纤内进出传感器头的光束使用光环行器分开,从而可以监测传感器的反射光。通常介质的折射率变化是非常小的,在标准条件下(室温、环境压力),如果压力变化1Pa,空气的折射率变化约3×10-9。然而,从声学的角度来看,1Pa的交变压力(~1×10-5的环境压力)已经相当响亮了,它大致相当于有人在几厘米的近距离 ...
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