化彩色編碼的衍射光譜成像系統(tǒng)技術背景：光譜圖像是三維(3D)數據結構，由在不同波長下測量的同一場景的多個二維(2D)圖像組成。光譜圖像在醫(yī)學成像、遙感、國防和監(jiān)控以及食品質量評估等領域都有應用。跨多個波長的空間信息量是傳統(tǒng)掃描采集成像系統(tǒng)的主要挑戰(zhàn)之一，為了獲得多個高清圖像，這些系統(tǒng)需要較長的曝光時間，因此限制了它們在實時應用中的使用.目前，基于壓縮感知(CS)的快照光譜成像(spectral imaging,SI)技術通過感知(sensing)編碼投影獲取的光譜信息，然后計算復原光譜圖像，可以大幅降低所需要采集的光譜信息量。在這種情況下，可以從線性系統(tǒng)準確估計光譜圖像，其感知矩陣表示隨機測量 ...

無需計算機，基于衍射網絡的全息全光重建技術背景：全息是一種應用廣泛的技術。它在計算成像、顯示、干涉測量、數據存儲等領域都扮演著重要的角色。將全息與其它光學手段區(qū)分開來的是其具有記錄和重建物體的強度和相位的能力。全息記錄通常是物波與參考波干涉生成將物波的振幅和相位都編碼的全息圖。全息重建則是從記錄的全息圖強度恢復物的信息。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)簡單、大帶寬積、穩(wěn)定性強、重建時受到共軛像干擾等特點。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)較復雜，抗干擾能力較差。電子計算機和圖像 ...

光學元件發(fā)生衍射作用(此時反射回的入射角滿足布喇格條件)，全息光學元件開始展現(xiàn)出反射鏡的功能，使得光反射回后續(xù)光路(經典pancake的原理見附錄)。(3) 全息光學元件制作。在AR系統(tǒng)里，數字圖像光束和自然場景光束的合束是關鍵所在。最簡單的合束器是一個50:50的分光片，但是對于頭戴式、眼睛式的應用來說太笨重了。全息光學元件是一個輕薄的平板，其記錄的是體全息圖，只對滿足布喇格條件(對入射角和波長明確要求)的光形成明亮的衍射再現(xiàn)像，對不滿足此條件的光則相當于一個透射平板。全息光學元件可以制作成具有各種光學功能的元件，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圖2。本文將全息光學元 ...

一起濾掉高階衍射光。所用LED為880mW白光LED,匹配全帶寬為10nm的，中心波長分別為633、532、460nm的濾光片。LED耦合進纖芯直徑200um的多模光纖輸出。SLED模組(EXALOS RGB-SLED engines)單模光纖輸出，z大輸出功率5mW,中心波長分別為635、510、450nm。實驗結果：參考文獻：Yifan PengSuyeon ChoiJonghyun KimGordon Wetzstein,"Speckle-free holography with partially coherent light sources and camera-in-th ...

異性、分辨率衍射受限、散射樣品中與深度相關的退化(degradation)和體積漂白等問題。文章創(chuàng)新點：基于此，美國國立衛(wèi)生研究院的Yicong Wu(一作兼通訊)等人提出一種多視圖(multiview)共聚焦顯微鏡，在空間上從亞微米到毫米，在時間上從毫秒到小時級地增強共聚焦顯微鏡的性能。軸向和橫向分辨率提高兩倍以上的同時，還降低了光毒性。主要舉措有：(1)、開發(fā)緊湊型線掃描儀，能夠在大面積上實現(xiàn)靈敏、快速、衍射極限的成像；(2)、將線掃描與多視圖成像相結合，開發(fā)可提高分辨率各向同性并恢復因散射而丟失的信號的重建算法；(3)、采用結構光照明顯微技術，在密集標記的厚樣品中實現(xiàn)超分辨率成像；(4) ...

空域)，實現(xiàn)衍射極限分辨率圖像重建。（2）提出數字自適應光學像差校正方法，應對組織成像中存在光學像差的問題。利用掃描光場顯微鏡不同角度測量之間的差異估計像差，然后通過數字平移角度圖像校正像差。相比傳統(tǒng)的自適應光學，不需要波前傳感器或空間光調制器。原理解析：（1）利用小尺寸微透鏡的衍射效應，借鑒疊層成像的原理，通過二維振鏡周期性的掃描像平面，以犧牲時間分辨率為代價，同時獲得高的空間分辨率和角度分辨率。如圖1A和C所示。（2）如圖1B和C，不同分割孔徑上的線性相位調制對應角度分量的空間平移，使得不僅可以從角度測量之間的不一致估計空間非均勻像差，也可以通過數字平移角度圖像來校正像差。這一過程稱為數字 ...

差校準，利用衍射光學元件(DOE)、相干光纖束、神經網絡的結合，實現(xiàn)直徑小于0.5mm，分辨率約1um的超細內窺鏡。(1)利用CFB的記憶效應，使用靜態(tài)的DOE(雙光子聚合光刻(2-photon polymerization lithography)制造)替代SLM的動態(tài)調制來補償畸變。(2)DOE的隨機pattern將三維物體的信息編碼成二維的散斑pattern，沿著超細的CFB傳輸。基于U-Net的神經網絡對散斑pattern解碼，完成三維重建。a、DOE-Diffuser內窺鏡的方案和原理。遠端的diffuser將三維目標信息編碼為二維散斑圖案，該圖案通過CFB傳輸到近端，使用神經網絡實 ...

孿生像、多級衍射的問題。隨著納米加工技術的巨大發(fā)展，超材料和超表面引領全息圖研究以及其它研究領域進入了工程光學2.0時代。超材料由亞波長級的人造結構(artificial structure)組成，它具有新穎的功能，超出了bulk material的局限性。三維超材料的加工非常困難，因此，超表面作為光學器件在可見光區(qū)扮演著重要的角色。超表面是一種二維超材料，由亞波長納米結構組成，具有調制光的幅度、相位和偏振的能力。超表面的研究可以歸為兩類：靜態(tài)超表面和動態(tài)超表面。動態(tài)或主動超表面的設計基于使用不同的超材料和機制，如相位變化材料(phase-change material)、液晶、光誘導(lig ...

斑尺寸相當于衍射斑直徑，系統(tǒng)孔徑角越大，焦斑尺寸越小，功率密度越高。另一方面，當入射束腰位于透鏡物方焦面時，即x1=0，由式6得x2=0,Z2= -f^'，如上右圖所示。出射光束束腰也位于后焦面上。由式5得于是為極大值。可見，入射光束的束腰距離透鏡焦點越近，出射光束的光斑直徑越大。與前面比較可以知道，入射光束的束腰在無窮遠或位于透鏡的前焦點時，出射光束的束腰均位于像方焦點處，但光斑直徑不同，前者為極小，后者為極大，即后者出射光束的遠場發(fā)散角為極小，而且據此，透鏡的焦距f'越長，入射光束束腰ω01越小，則θ'越小，且當 ZR1 ? f'時，可使θ'小到可以 ...

常是一階超聲衍射光子，僅占通過超聲場焦點區(qū)域的所有光子的很小一部分。大多數光子保持頻率不變并構成零階衍射場，這通常被認為在 TRUE 光學聚焦中是無用的，甚至是有害的。文章創(chuàng)新點：鑒于超聲調制的光學標記效率如此之低，值得思考頻移光子是否是引導光學聚焦的非常優(yōu)的選擇。美國加州理工學院的汪立宏組（Zhongtao Cheng：第1作者，汪立宏：通訊作者）提出一種新的機制，可以利用零階光子作為信息載體來引導光聚焦到組織內。原理解析：（1）零階光子盡管沒有頻移，但是在超聲導星存在的時候會產生光場擾動。這個擾動是由于在樣品中的超聲聚焦處會誘導樣品折射率發(fā)生變化和散射體發(fā)生位移引起的。這個擾動可以被探測到 ...