4波橫向剪切干涉波前傳感器及SID4一、波前探測(cè)技術(shù)波前表征了光線是如何傳播的，在光學(xué)中有著非常重要的作用，而如何準(zhǔn)確迅速的測(cè)得波前就非常的重要了波前測(cè)量技術(shù)從1900年的哈特曼小孔掩膜測(cè)量法，到1970年的夏克-哈特曼微透鏡陣列掩膜法。2000年，Phasics改進(jìn)了夏克-哈特曼技術(shù)，重新設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了帶有自己的掩膜，得到了Phasics 4波橫向剪切波前探測(cè)器。二、技術(shù)原理待測(cè)光進(jìn)入到傳感器，經(jīng)過(guò)衍射光柵分光，使±1級(jí)共4束衍射光通過(guò)，用CCD記錄干涉條紋。采集到的干涉條紋，經(jīng)過(guò)傅里葉變換，分別提取到強(qiáng)度圖和XY方向的相位梯度，并合成為相位圖。這樣通過(guò)一次采集，就得到了該位置處的強(qiáng)度和相位信息 ...

AM使用螺旋波前exp描述，是方位角，是螺旋度。可見(jiàn)光和紅外區(qū)的OAM光束在顯微操縱、量子信息、光學(xué)數(shù)據(jù)傳輸?shù)阮I(lǐng)域已經(jīng)得到應(yīng)用。在X射線區(qū)，OAM光束可以通過(guò)OAM交換直接修改原子狀態(tài)，并促進(jìn)研究材料四極躍遷的新方法的開(kāi)發(fā)。OAM的產(chǎn)生需要合適的光學(xué)器件和足夠明亮的相干光源。當(dāng)前不足：通常通過(guò)將光學(xué)元件（如可編程空間光調(diào)制器、階梯式相位板和螺旋菲涅爾波帶板）插入光的傳播路徑中，可以輕松產(chǎn)生OAM光束，然而這些方法不適用于現(xiàn)代X射線自由電子激光器（XFEL，目前科學(xué)應(yīng)應(yīng)用中亮度最高的X射線源）。基于此，中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所的Nanshun Huang和Haixiao Deng提出了一種不 ...

異質(zhì)樣品時(shí)在波前積累的光學(xué)像差。AO與2PFM相結(jié)合，將校正的相位模式應(yīng)用于物鏡后瞳平面(back pupil plane)的激發(fā)波前，可以實(shí)現(xiàn)衍射極限性能，并且可以在大腦表面以下數(shù)百微米處解析突觸。大腦的在體成像也需要高時(shí)間分辨率，對(duì)于大腦內(nèi)的功能成像，需要亞秒級(jí)的時(shí)間分辨率來(lái)跟上神經(jīng)元活動(dòng)的產(chǎn)生和傳播。傳統(tǒng)的2PFM通過(guò)在三個(gè)維度上依序掃描其激發(fā)焦點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)三維成像，這導(dǎo)致體積成像速率遠(yuǎn)低于其二維幀率。使用貝塞爾光束作為激發(fā)焦點(diǎn)的體積2PFM成像，可以對(duì)焦點(diǎn)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)軸向拉長(zhǎng)但是橫向受限，從而能夠同時(shí)對(duì)由二維掃描區(qū)域和貝塞爾焦點(diǎn)的軸向長(zhǎng)度定義的體積內(nèi)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像，將二維幀速率轉(zhuǎn)換為三維體積速 ...

用直接調(diào)制光波前的空間光調(diào)制器可以以視頻速率更新全息圖，但是還不適合應(yīng)用于移動(dòng)全息視頻。要構(gòu)建移動(dòng)全息視頻顯示器，需要跨越空間帶寬積(決定了全息圖像的尺寸和視角。靜態(tài)全息圖以亞波長(zhǎng)密度記錄全息信息，可以具有大的視角，而空間光調(diào)制器的像素尺寸大、像素?cái)?shù)小，當(dāng)前的空間光調(diào)制器的空間帶寬積比靜態(tài)全息介質(zhì)小數(shù)百倍，因而視角小)、大的相干背光源(操縱光需要復(fù)雜的光學(xué)組件和大空間要求，全息視頻顯示很難如當(dāng)今的平板顯示那么薄)、實(shí)時(shí)計(jì)算全息圖所需的巨大計(jì)算資源消耗(針對(duì)視頻幀率高質(zhì)量的全息圖，已有的提高計(jì)算速度的優(yōu)化算法依賴于集群處理器或者高性能的并行處理系統(tǒng))等障礙。技術(shù)要點(diǎn)：基于此，韓國(guó)三星電子的Jun ...

成像)、新型波前整形、飛行時(shí)間漫射光學(xué)(TOF diffuse optics)、光聲技術(shù)(成像深度擴(kuò)展到厘米級(jí),分辨率較低)等。動(dòng)態(tài)散射樣品(由熱變化和細(xì)胞運(yùn)動(dòng)引起的微觀運(yùn)動(dòng))的光學(xué)散射特征會(huì)隨時(shí)間快速變化，為有效的活體深層組織成像帶來(lái)了挑戰(zhàn)。一種可行的策略是直接測(cè)量散射樣品的內(nèi)部動(dòng)態(tài)，利用這些動(dòng)態(tài)變化來(lái)輔助成像。例如，在此類方法中，主要目標(biāo)不是形成基于強(qiáng)度的光吸收或熒光發(fā)射圖像，而是通過(guò)著眼于散射輻射的時(shí)域動(dòng)態(tài)(例如，時(shí)域方差或相關(guān))來(lái)構(gòu)建快速擾動(dòng)樣品區(qū)域的空間映射(spatial map)。許多重要的生物現(xiàn)象導(dǎo)致光場(chǎng)隨時(shí)間發(fā)生這種動(dòng)態(tài)變化，如血流和神經(jīng)元放電事件(neuronal firi ...

tion)、波前記錄平面法(wavefront recording plane)、基于稀疏法(sparsity-based)、塊模型法(patch model)、多邊形模型法(polygon model)、射線-波前轉(zhuǎn)換法(ray-wavefront conversion)、基于層法(layer-based)。盡管GPU加速可以用于CGH計(jì)算，但是在與頭戴式顯示器結(jié)合時(shí)更傾向于專用的計(jì)算硬件系統(tǒng)。技術(shù)要點(diǎn)：日本千葉大學(xué)的Yota Yamamoto(一作兼通訊)、Tomoyoshi Ito等人在其研發(fā)的專用全息計(jì)算硬件系統(tǒng)HORN-8基礎(chǔ)上，證實(shí)了其可以計(jì)算超出硬件內(nèi)存的點(diǎn)云數(shù)據(jù)(內(nèi)存大小只支持 ...

的突觸權(quán)重由波前的衍射(瑞利-索末菲衍射理論)調(diào)制決定。每個(gè)衍射光電神經(jīng)元對(duì)其加權(quán)輸入進(jìn)行光場(chǎng)求和，并通過(guò)復(fù)激活函數(shù)(sCMOS的光電轉(zhuǎn)換過(guò)程)對(duì)復(fù)數(shù)入射光場(chǎng)生成單元輸出。如圖1c-e,通過(guò)DPU的不同組合(時(shí)間上或空間上)，可以產(chǎn)生衍射深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(diffractive deep neural network,D2NN)、網(wǎng)絡(luò)中的衍射網(wǎng)絡(luò)(diffractive network in network,D-NIN-1)、衍射循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(diffractive recurrent neural network,D-RNN)。DMD和SLM作為光學(xué)調(diào)制器，擔(dān)當(dāng)輸入節(jié)點(diǎn)，sCMOS作為光電探測(cè)器 ...

度和相位(或波前)分布的輸出光束。它在光刻、材料加工、激光或 LED 投影儀、光通信以及光檢測(cè)和測(cè)距（激光雷達(dá)）中得到廣泛應(yīng)用。折射、反射和衍射光學(xué)元件都可用于光束轉(zhuǎn)換器。常用的折射或反射光束轉(zhuǎn)換器，設(shè)計(jì)時(shí)通常基于射線光學(xué)理論。設(shè)計(jì)問(wèn)題主要由三種類型的方程約束：光束的能量守恒、以向量形式的斯涅爾定律(Snell's law)支配的光線追蹤方程以及描述在輸入和輸出波前之間等光程的Malus-Dupin定理 。此外，對(duì)于制造問(wèn)題，應(yīng)考慮面型的表面連續(xù)性。光束轉(zhuǎn)換器的發(fā)展路線為從輸入和輸出光束保持平面波前且輻照度旋轉(zhuǎn)對(duì)稱分布到更一般的非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的情況，從近軸近似到非近軸情況。其中突出的理論有 ...

間內(nèi)的獨(dú)立光波前控制成為可能。基于類似的原理，通過(guò)同時(shí)選擇入射方向和光偏振，五層等離子體超表面被證明可以產(chǎn)生三個(gè)波前操作。值得注意的是，這些實(shí)現(xiàn)了多功能全空間光控制的超表面主要在微波波段，且使用印刷電路板技術(shù)制備。然而，考慮到金屬的固有吸收損耗，顯然將上述結(jié)構(gòu)配置直接轉(zhuǎn)移到可見(jiàn)波段將不可避免地難以見(jiàn)效。此外，具有相當(dāng)小尺寸和多層不同幾何形狀的meta-atoms的實(shí)際實(shí)現(xiàn)無(wú)疑會(huì)使納米加工過(guò)于繁重和昂貴，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)認(rèn)真考慮這一點(diǎn)。因此，迫切需要一種新穎且簡(jiǎn)便的超表面架構(gòu)，該架構(gòu)允許對(duì)全空間可見(jiàn)光進(jìn)行多功能控制，并具有高效和輕快的設(shè)計(jì)復(fù)雜性。單層介質(zhì)型超表面(dielectric metafa ...

、表面輪廓、波前傳感、光學(xué)計(jì)量和超快光學(xué)中的各種應(yīng)用受益。（4）SPI與全息結(jié)合產(chǎn)生單像素全息（SPH）可獲得振幅和相位信息。為了將衍射光的快速振蕩抑制到現(xiàn)代探測(cè)器可以達(dá)到的范圍，采用額外參考光束的全息方法成為復(fù)原光場(chǎng)信息的有效和直觀的方法之一。因此，當(dāng)與這種方法結(jié)合時(shí)，SPI 可以進(jìn)一步推廣以從樣本中提取復(fù)值信息，命名為單像素全息 (SPH)。早在 2013 年，克萊門(mén)特等人使用基于液晶的 SLM 和桶單像素（bucket single pixel）來(lái)成像相位物體。后來(lái)，數(shù)字微鏡器件（DMD）被用作提高照明速度的主要器件。使用 DMD，在緊湊的 SPH 系統(tǒng)中同時(shí)實(shí)現(xiàn)了快速熒光成像和相位成像 ...