干涉圖案，即全息圖。通過(guò)選擇照明光束，全息圖將入射光衍射成原始光場(chǎng)的準(zhǔn)確再現(xiàn)。重建的3D場(chǎng)景呈現(xiàn)準(zhǔn)確的單目和雙目深度線索(depth cues)，這是傳統(tǒng)的顯示手段難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)的。然而，高效、實(shí)時(shí)地創(chuàng)建逼真的計(jì)算機(jī)生成全息圖(CGH)仍然是計(jì)算物理學(xué)中尚未解決的挑戰(zhàn)。其主要挑戰(zhàn)是對(duì)連續(xù)3D空間中的每個(gè)目標(biāo)點(diǎn)執(zhí)行菲涅耳衍射模擬所需的巨大算力要求。有效的菲涅耳衍射模擬極具挑戰(zhàn)性，目前通過(guò)用物理精度換取計(jì)算速度來(lái)解決?；陬A(yù)先計(jì)算的元素條紋、多層深度離散化、全息立體圖、波前記錄平面(或者中間光線采樣平面)和僅水平/垂直視差建模的查找表等，采取手動(dòng)設(shè)計(jì)數(shù)值近似，代價(jià)是圖像質(zhì)量受損。利用GPU計(jì)算的快速 ...

但是高質(zhì)量的全息圖獲取在21世紀(jì)初才實(shí)現(xiàn)。使用SLM生成高質(zhì)量的數(shù)字全息圖的主要挑戰(zhàn)在于計(jì)算生成全息(computer generated holography,CGH)的算法。傳統(tǒng)的CGH算法依賴于不足以準(zhǔn)確描述近眼顯示物理光學(xué)的波傳播模型，因此嚴(yán)重限制了能夠獲得的圖像質(zhì)量。直到最近(2018年開(kāi)始)，基于機(jī)器學(xué)習(xí)的全息波傳播模型提出，能夠相對(duì)的改善圖像質(zhì)量。這些工作主要分為三類：第一類，將從SLM到目標(biāo)圖像的前向傳播通過(guò)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)化，學(xué)習(xí)光學(xué)像差、物理光學(xué)和傳輸模型之間的差異，從而使得傳播模型更準(zhǔn)確，但是相比傳統(tǒng)的方法不一定有速度優(yōu)勢(shì)；第二類，使用“逆”網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)從圖像平面到SLM的映射關(guān)系， ...

其記錄的是體全息圖，只對(duì)滿足布喇格條件(對(duì)入射角和波長(zhǎng)明確要求)的光形成明亮的衍射再現(xiàn)像，對(duì)不滿足此條件的光則相當(dāng)于一個(gè)透射平板。全息光學(xué)元件可以制作成具有各種光學(xué)功能的元件，如微透鏡陣列功能，反射鏡功能等。微透鏡功能的記錄和使用見(jiàn)圖2。本文將全息光學(xué)元件作為反射鏡使用，通過(guò)將同軸的準(zhǔn)直平面波與同軸的曲率半徑為60mm的球面波在16um厚的光致聚合物(photopolymer)薄膜上干涉形成(兩束光的方向相反，從而生成反射模式全息圖)。記錄的全息圖在639nm、532nm、457nm下多色復(fù)用記錄(記錄裝置示意圖見(jiàn)附錄)，用于彩色顯示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：圖3A為做成可穿戴式的AR顯示器，圖3B和C分別 ...

相位都編碼的全息圖。全息重建則是從記錄的全息圖強(qiáng)度恢復(fù)物的信息。全息可以分為同軸全息和離軸全息。同軸全息是指物波和參考波共軸，具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、大帶寬積、穩(wěn)定性強(qiáng)、重建時(shí)受到共軛像干擾等特點(diǎn)。離軸全息是指物波和參考波有夾角，使得共軛像與期望的重建像分離，從而獲得清晰的重建像，但是帶寬積不如同軸全息，且系統(tǒng)較復(fù)雜，抗干擾能力較差。電子計(jì)算機(jī)和圖像傳感器(CCD、CMOS)的發(fā)展將全息由模擬時(shí)代引入數(shù)字時(shí)代。圖像傳感器作為全息圖像數(shù)字化的載體，替代了傳統(tǒng)的全息記錄介質(zhì)，使得在電子計(jì)算機(jī)上完成全息的數(shù)值重建得以實(shí)現(xiàn)。數(shù)字化也為算法的施展提供了用武之地。用于壓制共軛像的多種基于迭代的相位復(fù)原算法被研究人員 ...

目標(biāo)平面形成全息圖像被相機(jī)采集到后，與ground truth做比較，得到損失函數(shù)，使用隨機(jī)梯度下降法來(lái)更新SLM上不同像素的相位調(diào)制度。相干光的傳播是基于角譜方法，而部分相干光考慮到其光譜和有限發(fā)射面積，在對(duì)光的傳播建模時(shí)，首先考慮一個(gè)在一定出射角度范圍(對(duì)應(yīng)有限發(fā)射面積，通過(guò)透鏡將焦平面上不同入射點(diǎn)轉(zhuǎn)換成不同的角度出射)和一定光譜范圍內(nèi)的相干光疊加傳播模型，然后在實(shí)際操作過(guò)程采用離散化實(shí)現(xiàn)這個(gè)連續(xù)模型。(2)實(shí)驗(yàn)裝置。作者將激光、LED、SLED分別作為光源的全息整合進(jìn)一個(gè)整體光路，用于實(shí)驗(yàn)對(duì)比，整體光路布置示意見(jiàn)圖2A?？臻g光調(diào)制器(SLM)為相位型(HOLOEYE LETO, 6.4u ...

計(jì)算機(jī)生成的全息圖在光遺傳學(xué)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)或虛擬和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的近眼顯示器等領(lǐng)域產(chǎn)生復(fù)雜的三維波前等。文章創(chuàng)新點(diǎn)：德國(guó)馬克斯·普朗克量子光學(xué)研究所的Edoardo Vicentini(一作)和Nathalie Picqué(通訊)提出一種雙光梳數(shù)字全息術(shù)，可以獲得每一個(gè)光梳線下的復(fù)數(shù)全息圖。其潛在應(yīng)用包括遠(yuǎn)距離精確尺寸測(cè)量(無(wú)干涉相位模糊)、具有高光譜分辨力的高光譜三維成像等。原理解析：兩個(gè)重復(fù)頻率略有不同的頻率梳生成器，一個(gè)為樣品臂提供光束，另一個(gè)為參考臂提供光束。樣品臂接收由反射型或透射型三維物體散射回的光束，作為物光。物光和參考光由分束鏡合束在一個(gè)無(wú)透鏡探測(cè)器矩陣上形成干涉信號(hào)。系統(tǒng)原理圖見(jiàn)圖1 ...

。但是，傳統(tǒng)全息圖不具備對(duì)虛物全息重建和動(dòng)態(tài)顯示的能力。為了克服這個(gè)困難，在1966年的時(shí)候，Brown和Lohman發(fā)明了計(jì)算機(jī)生成全息(computer-generated holography, CGH)，這種技術(shù)使用物理光學(xué)理論來(lái)計(jì)算干涉圖案上的相位圖。隨著技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)使用如空間光調(diào)制器(SLM)或數(shù)字微鏡設(shè)備(DMD)這樣的數(shù)字設(shè)備，CGH也能展示出動(dòng)態(tài)全息顯示的能力。然而，使用SLM或DMD的CGH長(zhǎng)期存在著小視場(chǎng)、孿生像、多級(jí)衍射的問(wèn)題。隨著納米加工技術(shù)的巨大發(fā)展，超材料和超表面引領(lǐng)全息圖研究以及其它研究領(lǐng)域進(jìn)入了工程光學(xué)2.0時(shí)代。超材料由亞波長(zhǎng)級(jí)的人造結(jié)構(gòu)(artific ...

展，數(shù)字光學(xué)全息圖可以實(shí)現(xiàn)納米級(jí)的分辨率。這有利于數(shù)據(jù)加密，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，信息處理和三維顯示等應(yīng)用。然而，全息圖的帶寬對(duì)于任意的實(shí)際應(yīng)用來(lái)說(shuō)還是太低。為了克服這個(gè)困難，信息可以儲(chǔ)存在光的軌道角動(dòng)量里，因?yàn)檫@個(gè)自由度有一組無(wú)限的正交螺旋模式，可作為信息通道。迄今為止，軌道角動(dòng)量全息已經(jīng)通過(guò)相位型超表面實(shí)現(xiàn)，然而，這種技術(shù)受到通道串?dāng)_的損害，因此只展示了來(lái)自四個(gè)通道的多路復(fù)用信息。英文縮寫(xiě)：軌道角動(dòng)量:orbital angular momentum,OAM復(fù)振幅OAM-復(fù)用超表面全息圖：complex-amplitude OAM-multiplexing metasurface hologram,C ...

便的與客戶的全息圖進(jìn)行疊加，從而把結(jié)果偏轉(zhuǎn)到1級(jí)位置，客戶只需要用光闌將零級(jí)光濾掉，只讓一級(jí)光通過(guò)即可。b)疊加菲涅爾透鏡MLO公司的調(diào)制器控制軟件提供生成任意焦距菲涅爾透鏡的功能，用戶可以將全息圖與該菲涅爾灰度圖進(jìn)行疊加，從而零級(jí)光與衍射光的焦平面會(huì)發(fā)生錯(cuò)位，零級(jí)光在衍射光的焦平面上會(huì)發(fā)散掉，從而減小零級(jí)光的影響。光路方面：1）光路中添加偏振片和半波片，提高入射光的偏振態(tài)準(zhǔn)確性為了使用SLM作為相位調(diào)制器，入射偏振必須是線性的，并且與LC分子對(duì)齊。為了確保入射光的偏振是線性的，建議在激光光源后放置一個(gè)偏振器。為了確保偏振與LC分子對(duì)齊，建議在偏振器和SLM之間放置半波片，通過(guò)半波片的旋轉(zhuǎn)可以 ...

記錄下干涉的全息圖，其強(qiáng)度記為Em_off。（4）如圖1b，開(kāi)啟超聲，記錄下散射場(chǎng)和參考場(chǎng)的全息光強(qiáng)Em_on。此時(shí)的散射場(chǎng)由超聲聚焦區(qū)域的零階光子和超聲聚焦區(qū)域外的光子組成。兩個(gè)強(qiáng)度的差值Em_on-Em_off消除超聲聚焦區(qū)域外的光子的貢獻(xiàn)，只留下擾動(dòng)場(chǎng)的貢獻(xiàn)。圖1c，在SLM（空間光調(diào)制器）上生成Em_on-Em_off的共軛場(chǎng)，用回放光束照射SLM，即可生成一束時(shí)間反轉(zhuǎn)的光束，這束光在超聲的聚焦位置處會(huì)聚。DOI：https://doi.org/10.1038/s41377-021-00605-7更多詳情請(qǐng)聯(lián)系昊量光電/歡迎直接聯(lián)系昊量光電關(guān)于昊量光電：上海昊量光電設(shè)備有限公司是光電產(chǎn) ...