SCMOS相机 光束分析仪 DMD 光纤束 合束激光器 共焦 拉曼光谱仪 锁相放大器 无掩膜光刻机 高光谱相机
准数据可来自探测器提供的数据集。如果荧光发射的时间长得多(>20 ns),荧光的效果也可以降低。整个系统没有可移动的部件,可用电子手段选择所需的光谱,并控制光谱分辨率。光谱分辨率可以通过使用更快的PMT/APD或更高的色散进一步提高。测量可以在任何激发波长使用一个光子计数探测器。对于用于拉曼测量的532 nm激发波长,需要100米长的光纤来获得足够的(10波数)光谱分辨率。此外该系统还需针对不同的材料选择相应的探测器,以保证波长范围内极高的敏感性。另外单模光纤的传输不足,拉曼峰的强度大大降低,曝光时间也会延长。多模光纤相反提供更好的传输,但诱导模色散,峰值就会扩散并相互重叠。您可以通过我 ...
保真微波光子探测器。截至今天,按需单光子源仍然是量子光子学界的主要挑战。在微波电路中,借助超导量子位,可以可靠地生成按需单微波光子 。可以想象,这种微波光子可以通过理想的无损 M-O 转换器上转换为按需单光子。类似地,超导量子位和阵列可以用作光子数分辨探测器(这是量子光子学的另一个瓶颈),用于分析下转换的量子光学状态。因此,未来的分布式量子网络可以同时利用微波频率下的量子信息处理能力和光频率下的低量子退相干能力。结合微波和光学技术的理想方法是在单个芯片上集成超导和纳米光子器件的集成器件平台,并允许微波和光频率之间的相干光子转换,而不会产生互连损耗。超导电路中的微波和光网络中的光波的共同点是它们 ...
信号由非成像探测器(例如光电倍增管)收集和量化。由于已知信号源自于焦点,因此所有收集的非线性光都可以归因于样本中的该点。为了形成一幅图像,通过扫描聚焦于样本中的焦点来量化每个体素的非线性信号强度。一个简单并且直接的方法是,在激光焦点保持静止的情况下扫描样本来形成图像。但是样品保持静止,扫描激光的方法通常更受欢迎,尽管它更难以实施,但是这种方案具有卓越的图像采集速度和样品稳定性。激光扫描的方式要求在保持以物镜后背孔径为中心的情况下,光束的入射角发生变化;这样可以防止渐晕。因此,激光扫描过程不仅决定了FOV(field of view),而且对整个扫描区域的激发效率也有显着影响。最简单的多光子显微 ...
括胶片和电子探测器,人眼除外)、光源(从蜡烛、弧光灯、白炽灯到LED和激光器)和处理技术(通过生物、电子或其它的处理技术)。今天所有的成像器材都是基于这四项技术制造而成的。在这一章节,我们根据当时对技术的理解以及技术水平划分了5个成像周期。在这一章节讨论了4个周期,最后一个周期是计算成像,后续章节描述。每个周期的年代划分是粗略划分的,并不意味着固定不变。第一个周期是古代,在此时,尽管已经有了玻璃,但是工匠们缺少理解和使用它们的知识。玻璃仅仅被用作装饰、窗户、或像碟子和杯子这样的东西。下一个周期从1600到1840年,是光学科学和工程的开端。多镜片的显微镜和望远镜将人类视觉扩展到微观和宏观宇宙的 ...
发展,促进了探测器技术的发展和换能后计算的成熟。1970年代到1980年代,研究人员还是分开考虑波前处理和图像处理。随后,大家才注意到将波前处理和换能后计算的联合设计视作提取波前信息的唯一方法。4.2物理和数学基础对于成像的的讨论需要一定的物理基础。图2是一个一般化的成像系统,包含了换能后处理。光学传递链包括物的波前传输到成像系统,波前被成像系统的光学模块采集和变换。这个系统使用焦距为f的透镜将输入的二维物体o(x,y)在探测器上形成输出图像i(x,y)。这个物体可以是自发光的,也可以是被外部光源照射的。图2展示的是物体被外部光源照射。光瞳函数P(u,v)表示光学系统对物体施加的变换。光瞳函数 ...
(1)单像素探测器有独特性能。像素阵列探测器如CCD和CMOS相机,因为其性价比高,以及在特定的光谱范围内具有良好的性能,被广泛用于传统成像方案。与像素阵列探测器相比,单像素探测器具有更低的暗噪声、更高的灵敏度、更快的响应速度和更低廉的价格。此外,它们在几乎整个频谱范围内都表现出出色的性能。(2)单像素成像 (single-pixel imaging, SPI) 是一种新兴的计算成像方法。它在接收端采用单像素探测器,对于某些波长情况下像素阵列探测器不可用或价格昂贵时,单像素探测器提供了可行的解决方案。借助这一特性,SPI 在红外、太赫兹甚至光声成像上取得了巨大成功。SPI 不是通过并行检测获取 ...
,使用单像素探测器二维光栅扫描(raster-scanned)的成像效率与图像像素数成反比。现代扫描技术通常采用一对振镜,用于将光引导到单像素探测器上。光栅扫描系统通常用于需要在不适合硅基传感器技术使用的波段进行传感的应用,在这些应用中,硅基像素化传感器变得昂贵或不切实际,例如红外线或深紫外线。然而,当扫描来自自然场景的光时,任何单点扫描机制的效率都与图像中的像素数成反比。(3)使用基于计算的方式的单像素相机不需要二维光栅扫描。单像素相机已经应用于可见光成像、多光谱成像、高光谱成像、红外成像、太赫兹成像、气体成像、实时视频、后处理视频、显微镜、三维成像、偏振测量(polarimetry)、多模 ...
于大多数光子探测器是二维(图像传感器)、一维(线传感器)或零维(单像素传感器)的,用低维传感器采集高维全光函数通常需要沿另一个维度进行大量扫描。例如,为了获取全光数据立方体,高光谱成像仪通常在空间域或光谱域中进行扫描,从而导致采集时间延长。相比之下,像映射光谱仪(image mapping spectrometer, IMS)、编码孔径快照光谱成像(coded aperture snapshot spectral imaging)和计算机层析成像光谱(computed tomography imaging spectrometry)等快照技术将三维全光数据立方体以光学手段重新映射到二维探测器阵 ...
在一个无透镜探测器矩阵上形成干涉信号。系统原理图见图1。探测器阵列记录时域的干涉图,每一个像素在记录干涉图的同时获取所有光谱元素。每一个像素的干涉图经过傅里叶变换得到复数频谱(图2b)。所有像素在经傅里叶变换后得到的每一个频率下的复数频谱一起构成全息图超立方体(hypercube),全息图的数目与梳线数一致(图2c)。在某一频率下的全息图重建使用逆菲涅耳变换在对焦距离下完成重建,获得不同对焦距离下的振幅和相位重建图(图2d)。因为全息信号和零阶以及共轭像分处不同的频率范围。因此,同轴全息也能获得无零阶像和共轭像干扰的重建像。图2中两个硬币的间距为9cm。作者受限于其实验条件,所用光源波段为近红 ...
将场景成像到探测器上。成像的过程依然可以归结为场景函数与PSF函数卷积再加上噪声的结果,这里的PSF函数不再是单个超透镜的PSF,而是多个超透镜一起组合作用而成的PSF。(2)重建。由探测器直接采集到的图像需要经过计算重建方可获得高分辨图像,流程为:直方图拉伸、Richarson-Lucy解卷积、中值滤波。直方图拉伸用于改善图像的对比度。Richarson-Lucy解卷积算法是一种迭代方法,通过假设噪声呈泊松分布,从具有已知PSF的成像系统的模糊图像中恢复潜在高分辨率图像。(3)合成超透镜制造。首先通过等离子体增强化学气相沉积(plasma-enhanced chemical vapor de ...
调制器和光电探测器速度的限制。鉴于微波线速光孤子微梳、超低损耗氮化硅波导以及高速片上探测器和调制器的混合集成的最新进展,此文的方法为光子张量核心的完全互补金属氧化物半导体 (CMOS) 晶圆级集成提供了可行途径。尽管此文专注于卷积运算,但更一般地说,文章的结果表明集成光子学在数据密集型AI 应用程序(如自动驾驶、实时视频处理和下一代云计算服务)中具有并行、快速和高效计算的硬件潜力。潜在用途:(1)替代电子计算,应用于需要并行、快速、高效计算的场景。关键图示:(1)片上矩阵乘法引擎,使用基于光子芯片的光频梳生成多个波长执行并行乘法累加(MAC)运算,在利用相变材料的波导网络中进行非相干相加(此处 ...
小或者最大化探测器DB和DR上的功率,就可以无需校正任何组件,实现BSL和BSR的50:50分束比。(2) 使用一种MZI网格逐步配置算法(mesh 50:50 setup algorithm,MFSA),以设置网格中的所有MZI块,实现真实的完美网格。随后使用自配置线性组件算法(self-configuring linear component algorithm)配置网格实现最终所需函数。参考文献:David A. B. Miller, "Perfect optics with imperfect components," Optica 2, 747-750 (2015 ...
于N3个光电探测器。值N1、N2、N3分别表示输入层、隐藏层和输出层的维度。光电探测器的输出发送到电子电路以计算PT耦合器增益损失参数,以在训练周期中实施梯度下降算法。附录:(1) Parity-Time对称理论(张亦弛 2019)Parity-Time对称,简称PT对称,是源于量子力学中的概念,指的是系统的时间变换和宇称变换时对称的。在量子力学中,力学量通常用算符表示,而哈密顿算符(Hamiltonian)表示一个系统中的总能量。一般认为,一个可以观测到的物理量的算符必须满足厄密(Hermitian)对称条件,即某物理量矩阵满足共轭对称是保证其具有实数的特征值的充要条件。直到上世纪90年代末 ...
切伦科夫辐射探测器检测由正电子-电子湮灭产生的伽马射线,以4.8mm的精度确定正电子源的位置。作者:Sun Il Kwon ,Ryosuke Ota... Simon R. Cherry原文链接: https://www.nature.com/articles/s41566-021-00871-28 论文标题:来自中红外量子级联激光器的飞秒脉冲简介:通过补偿发射波长约8μm的量子级联激光器的色散,可以产生峰值功率为4.5W的接近变换极限的630fs脉冲。它们的时间性质由一种称为异步上转换采样的新方法进行评估。作者:Philipp Täschler,Mathieu Bertrand ... Jé ...
InGaAs探测器将光学成像限制在1700nm以内),其中1700-1880nm为NIR-IIc,1400-1500n为NIR-IIx,1500-1700nm为NIR-IIb。由于2080nm和2340nm的吸收与1450nm处相似,将2080-2340nm划分为NIR-III。水是生物体的主要组成部分,在~980nm,~1200nm,~1450nm,~1930nm有吸收峰(如图2i,j,k,j是k图实线框的局部放大,i是j实线框的局部放大),1930nm的峰值时1450nm处的e100,因此不适合用于深层组织探测。在水的吸收峰处检测发射荧光能够极大的提高成像质量,但是由于光热损伤,具有强光吸 ...
平面。用户或探测器可以在目标平面观察到场的强度。由SLM传输到目标平面的数学模型可以表示为:ϕ就是需要求解值,可以用常用的相位复原法(如GS,Fienup法等)求解,也可以看作为一个优化问题求解:s是一个固定的或学习的scale factor。相位复原是找到一个相位函数ϕ,而(2)是一个非凸优化问题,具有无穷解,CGH可以选择无穷解中的任何一个,因为它们都可以在目标平面上产生相同的强度。作者发现求解(2)用Adam可以获得得最好得图像质量。缺点:这里的仿真数学模型与真实的光波传播模型并不完全一致,因此,即使使用了Adam也会让全息图像质量存在不佳的问题,因而提出下述相机在环策略。(2)使用光波 ...
纳米线单光子探测器简介:展示了一种在1550 nm处具有高效率、低于0.1 Hz的暗计数率和低于15 ps的timing jitter的自由空间耦合超导纳米线单光子探测器。作者:Andrew S. Mueller, ...Matthew D. Shaw链接:https://doi.org/10.1364/OPTICA.444108LETTERS1.标题:使用时间延迟积分连续流式压缩高速摄影简介:开发了连续流式压缩高速摄影,它可以以前所未有的空间带宽时间积记录动态场景。通过以时间延迟积分方式执行压缩成像,实现以200 kHz的频率连续记录了0.85兆像素的视频,对应于每秒170吉像素的信息通量。 ...
品连接到光电探测器阵列的前端计算光学接口以进行优化,类似于最近演示的衍射系统通过光的衍射执行计算。这种范式还将改变光电探测器阵列本身的设计(例如,像素的配置及其位置、形状和数量),使光学和电子之间的探测器接口成为另一个可训练的参数空间。因此,光学前端、光电探测器和后端电子计算构成了一个完全可训练的显微镜。我们认为,这些新型“思维显微镜”可以缓解与当前显微镜设计相关的一些挑战,这些挑战通常会获取不必要的大量数据,从而为数据采样、存储、处理和相关能源需求带来巨大负担。通过深度学习方法全面优化显微镜的设计,一个特定任务的显微镜可以潜在地以更少的像素(或三维体素)、更高的帧率和更小的功率执行所需的推理 ...
杂的任务。在探测器/输出平面,测量网络的输出强度,用其与Ground Truth之间的均方根误差作为损失函数,来训练网络。使用Adam优化器来反向传播误差,并更新网络的每一层,从而最小化损失函数。附录:(1) 前向传播模型由上一层坐标为(xi,yi,zi)的神经元到下一层坐标为(x,y,z)的神经元,子波传输的光学模型为(L的小写字母l代表第l层)其中每个神经元的透射系数可以表示为每一神经元接收到的子波叠加光场为因此,第l层第i个神经元的输出光场是其接收光场与透射系数和子波传递光学模型的乘积,可以写为将(2)简写为p代表下一层的第p个神经元。第0层最终检测到的输出平面测量值为(2)误差反向传播 ...
(P) 后在探测器处得到散射场和透射场 (y)。( b )传统和修正后的玻恩级数之间的比较。传统的玻恩级数通常发散,但修正后的级数总是收敛。(c) 估计的三维与Mie理论和FDTD结果的比较。(d)逆向模型在给定y和的情况下迭代地寻找未知v。这是通过使用修正后的玻恩级数作为传播器反向传播误差来计算的。(e) Rytov近似与所提出的方法之间的重建性能比较。使用所提出的方法重建的层析图像以三维形式呈现。(f) 每次迭代的相对误差曲线。200次迭代的最终误差为 1.7%。实验结果:嵌合抗原受体细胞与K562-CD19细胞形成稳定的免疫突触并在初始接触后约9 分钟在靶细胞上诱导凋亡起泡的三维折射率视 ...
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