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
引言:空间光调制器(一般指相位型SLM)可以对光的振幅、相位、偏振态等进行调制,在光学研究领域拥有广泛和悠久的历史。目前相位型空间光调制器在全息光学,全息光镊,激光并行加工,自适应光学,双光子/三光子/多光子显微成像,散射或浑浊介质中的成像,脉冲整形,光学加密,量子计算,光通信,湍流模拟等领域应用广泛。很多的科研人员在使用空间光调制器时,往往会受到零级光的困扰,零级光对研究结果也产生了非常大的影响。可以说大家苦零级光久矣。本文对液晶空间光调制器零级光的产生原因及其消除方法进行了阐述。Meadowlark Optics公司拥有40年纯相位SLM研发经验,可以提供模拟寻址的纯相位空间光调制器(19 ...
,在SLM(空间光调制器)上生成Em_on-Em_off的共轭场,用回放光束照射SLM,即可生成一束时间反转的光束,这束光在超声的聚焦位置处会聚。DOI:https://doi.org/10.1038/s41377-021-00605-7关于昊量光电:上海昊量光电设备有限公司是国内知名光电产品专业代理商,代理品牌均处于相关领域的发展前沿;产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、精密光学元件等,涉及应用领域涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国防及更细分的前沿市场如量子光学、生物显微、物联传感、精密加工、先进激光制造等;可为客户提供完整的设备安装,培训,硬件开发,软件开发,系统集成 ...
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偏振角的强度和,成像平面内原纤维的方向箭袋图(quiver plot,以箭头形式表示矢量线的二维矢量图。从箭袋图中可以清楚地看到尾腱中胶原的强烈排列)参数图和 参数图(分别表示原纤维的组织成分和平面外倾斜)。(b)为区域Ⅰ的调制深度图和整个视场内的平均信号强度图 ...
变形镜,以及空间光调制器和自适应镜头。对于超快激光和超强激光,Phasics自适应系统能够在真空环境下校正像差。在一套自适应光学系统中放入Phasic的高分辨率SID波前传感器以及可变形镜,并且得益于自适应光学的控制软件,能够得到良好的闭环效果。Phasics的专家同样能够依据应用,为选择变形镜提供指导意见,为整个系统提出意见。Phasics的自适应光学为工程师、研究人员和制造商提供全方面的支持。传统自适应光学结构传统的自适应光学系统,放在平行光路上,一套所属系统调节光斑尺寸,并且SID4传感器位于变形镜的成像面上。SASys软件通过测量变形镜的每个驱动响应函数后,执行校准过程,并且使自适应系 ...
是依赖于使用空间光调制器 (SLM) 来显示一系列有序图案(patterns),然后从一系列测量中通过计算重建空间信息。在没有压缩感知的情况下,重建图像中的有效像素数等于显示的有序图案数(图案数对应测量数)。自 1884 年 Nipkow 等人首次演示飞点相机(flying-spot camera)以来,SPI被证明在通过散射介质成像或在稀疏照明压缩感知成像时具有优势。通过采用各种编码机制,包括 Hadamard基, 傅里叶基和随机模式 ,SPI 得以拓展到全彩成像、多光谱成像 、时间分辨成像(time-resolved imaging)和三维成像等应用。(3)获得生物学样品的振幅和相位信息很 ...
个主要部件:空间光调制器(spatial light modulator, SLM)和单像素探测器。SLM有两种,一种是DMD,另一种是LCD。虽然LCD具有可调制相位和振幅的能力,但是因为DMD具有出众的调制速率(超过20kHz),因此,在计算成像系统中最常用的是DMD。文章所讨论的LCD均指DMD。本质上,DMD是一个可编程的二进制传输掩码(transmission mask)。如图1所示为计算成像的两种结构。图1(a)为物体经成像透镜成像在DMD上,DMD编程显示一系列的二进制图案,将物体的像调制后投射到单像素探测器上。图1(b)为DMD投射一系列的二进制图案到物体上,调制物波前,最终被 ...
,通过使用如空间光调制器(SLM)或数字微镜设备(DMD)这样的数字设备,CGH也能展示出动态全息显示的能力。然而,使用SLM或DMD的CGH长期存在着小视场、孪生像、多级衍射的问题。随着纳米加工技术的巨大发展,超材料和超表面引领全息图研究以及其它研究领域进入了工程光学2.0时代。超材料由亚波长级的人造结构(artificial structure)组成,它具有新颖的功能,超出了bulk material的局限性。三维超材料的加工极其困难,因此,超表面作为光学器件在可见光区扮演着重要的角色。超表面是一种二维超材料,由亚波长纳米结构组成,具有调制光的幅度、相位和偏振的能力。超表面的研究可以归为两 ...
光学元件,如空间光调制器(SLM)预先编码光纤近端的光场,以在光纤远端获得想要的光场分布。这可以在光纤远端面产生聚焦和其它更复杂的光场模式。OTF与光纤的弯曲、波长漂移、温度变化强相关,这意味着需要实时原位校准。但实际上校准很复杂,很难实现实时。相比之下,CFB在分离的纤芯中引导不同的模式。当芯间串扰可以忽略的时候,没有模式混合产生。然而,随机相位变化在邻近纤芯之间发生。这可以使用SLM通过数字光学相位共轭(digital optical phase conjugation, DOPC)来校准。CFB可以看作是一个短的相位物体,它具有很强的记忆效应,这意味着输入耦合波前的变化会直接转化为输出耦 ...
波前传感器或空间光调制器。原理解析:(1)利用小尺寸微透镜的衍射效应,借鉴叠层成像的原理,通过二维振镜周期性的扫描像平面,以牺牲时间分辨率为代价,同时获得高的空间分辨率和角度分辨率。如图1A和C所示。(2)如图1B和C,不同分割孔径上的线性相位调制对应角度分量的空间平移,使得不仅可以从角度测量之间的不一致估计空间非均匀像差,也可以通过数字平移角度图像来校正像差。这一过程称为数字自适应光学(DAO)。交互迭代层析算法基于ADMM,集成了迭代波前估计和拼接像差(tiled aberration)校正后体积重建,可以提高复杂场景成像的分辨率和信噪比。(3)利用具有时间加权和时间循环的时空平滑先验算法 ...
分相干光源到空间光调制器(SLM),再到目标图像的波传播物理过程。文章创新点:基于此,斯坦福大学的Yifan Peng(一作)和Gordon Wetzstein(通讯)提出了一种部分相干波传播模型,并结合相机在环校正技术,实现了图像质量前所未有的无散斑全息显示。并进一步证明,空间相干但时间不相干的超辐射发光二极管(superluminescent LED, SLED)可以进一步提高图像清晰度。原理解析:(1)部分相干光源全息相机在环校正。如图1,SLM调制入射光在目标平面形成全息图像被相机采集到后,与ground truth做比较,得到损失函数,使用随机梯度下降法来更新SLM上不同像素的相位调 ...
一的使用单个空间光调制器(spatial light modulator,SLM)和相干光源,合成三维强度分布。尽管全息的基本原理已经在70多年前就已经被提了出来,但是高质量的全息图获取在21世纪初才实现。使用SLM生成高质量的数字全息图的主要挑战在于计算生成全息(computer generated holography,CGH)的算法。传统的CGH算法依赖于不足以准确描述近眼显示物理光学的波传播模型,因此严重限制了能够获得的图像质量。直到最近(2018年开始),基于机器学习的全息波传播模型提出,能够相对的改善图像质量。这些工作主要分为三类:第一类,将从SLM到目标图像的前向传播通过网络参数 ...
反射式相位型空间光调制器(1920*1080,8um)上,用anti-aliasing double phase method(AA-DPM)将CNN预测的复全息图编码成相位型全息图,可以产生在高频物体和遮挡边缘无伪影的3D图像。孔径光阑放置在双胶合透镜的傅里叶平面,阻拦高阶衍射,其开口半径设置为与蓝色光束的一阶衍射范围相匹配。全息图的接收用目镜和相机组合来承担。实验结果:(1)所采用卷积神经网络具有极高的内存效率(低于 620 KB),并且在单个消费级图形处理单元上以 60 赫兹的速度运行,分辨率为1,920 × 1,080像素。(2)利用低功耗的设备端人工智能加速芯片,训练得到的CNN还可 ...
应用百万像素空间光调制器(spatial light modulator,SLM)和相机,多模光纤的二维输入和输出接口可以维持大的信息处理吞吐量。原理解析:在机器学习研究中,对输入数据做各种各样的非线性变换来学习隐藏在数据中的复杂关系。作者利用高光强(125kHz重复率,10ps脉冲的钇光纤激光器(Amplitude Laser Satsuma)。脉冲集中在1,033nm附近,宽度为10nm)的输入模式在多模光纤(5m的商用GRIN 50/125 MMF,NA为0.2,对于给定的激发,这种光纤允许每个偏振有 120 个模式)里传输产生的非线性映射关系作为机器学习的物理实现。(1)空间调制(SL ...
法计算并使用空间光调制器进行投影1。虽然一些增强现实(AR)系统使用显示屏幕,如 OLED发射图像或用清晰面板反射投影图像,但先进的全息技术是一种新兴的、具有大众市场潜力的AR可视化方法。基于计算机生成全息(CGH)显示的AR设备示意图。CGH上传到空间光调制器上,参考光照射下的衍射光通过分束器的一个方向到达人眼,真实环境通过分束器的另一个方向进入人眼,形成组合带有AR图像的背景环境图像。传统的AR/VR设备基于双目视觉显示或光场显示,两者都可能存在聚散调节冲突(vergence-accommodation conflicts),导致用户头晕或疲劳。全息显示器提供3D视觉感知,而不会在观看者中 ...
它使用相位型空间光调制器(spatial light modulator,SLM)对入射光波整形,目标图像通过干涉的方式形成。用于全息显示的相位型SLM存在衍射效率低的问题。这是由于其有限的像素填充因子、背板架构和其它因素,使得多达20%的入射光可能不会被衍射,从而产生零级衍射级,这通常会干扰控制的衍射级并显著降低观察到的图像质量。导致目前计算生成全息的图像质量还不如传统的显示技术。在光学中,同轴和离轴滤波方案是两种最常用的技术,可最大限度地减少零级衍射。同轴滤波在物理上阻挡了傅立叶平面上的未衍射光束,这不可避免地也阻挡了一些低频成分的衍射光。此外,当复用三种颜色时,这种遮挡操作会更具挑战性。 ...
息显示(所用空间光调制器为相位型SLM)由相干光源产生的复值波场usrc(这个源场可以是平面波or球面波or高斯光束)入射到相位型SLM上,源场的相位以每SLM像素的方式延迟相位ϕ,场继续在自由空间或穿过某些光学元件传播到目标平面。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 ...
级。通过多个空间光调制器(SLM)的拼接实现大型全息显示在技术上是可行的。假设使用适用于二维成像的4K SLM,其比特率为12.7Gb/s,需要230000个SLM才能达到3x10^15b/s,并且需要15000台个人计算机来操作这些屏幕。这些数字说明了当前想要实现全息显示是多么困难,但已经有研究表明这种方法可行(是小规模验证)。只再现水平视差并且垂直扫描图像可以减少STP。与全视差相比,水平视差将STP降低了10^3倍,除此之外,水平视差不需要保持构成三维图像的不同水平线之间的coherence。因为人眼视差(eye disparity)主要是水平的,水平视差全息图在垂直视差上的损失并不会严 ...
术可以通过在空间光调制器上显示全息图来重建运动图像。为了使用电子全息技术实现三维显示,科研人员已经对现实空间中的三维信息获取、CGH计算和三维图像重建进行了大量研究。虽然已经报道了使用真实三维对象的三维信息进行三维图像重建,但这些研究并未实时执行从获取三维信息到连续重建三维图像的处理。为了实现利用电子全息技术对真实场景的实时重建,需要不断地执行从获取三维信息到重建三维图像的一系列过程。已有使用光场技术对真实场景进行实时电子全息重建的报道。光场相机可以获取实际物体的三维信息作为光场。由于光场技术可以很容易地实现遮挡剔除,当眼睛位置发生变化时,可以正确重建三维图像的遮挡。在使用光场技术时,如果三维 ...
mask)或空间光调制器投影的动态图案作为随时间变化的掩模。平移掩模方案可以提供高空间分辨率调制,但它依赖于平移台的机械运动,存在不准确或不稳定、难以紧凑集成的问题。对于空间光调制器生成的掩膜,它们可以通过微机械控制器快速切换,但其分辨率通常仅限于百万像素级别,难以放大。当前不足:现有的视频SCI系统,当空间分辨率达到千万像素时,在硬件实现和算法开发上都难以实现(很少有SCI系统可以在现实场景中实现1000 × 1000像素分辨率的成像。通常分辨率大多为 256×256 或 512×512)。文章创新点:基于此,清华大学戴琼海组的Zhihong Zhang(第一作者)等人提出了一种基于混合编码 ...
调制光波前的空间光调制器可以以视频速率更新全息图,但是还不适合应用于移动全息视频。要构建移动全息视频显示器,需要跨越空间带宽积(决定了全息图像的尺寸和视角。静态全息图以亚波长密度记录全息信息,可以具有大的视角,而空间光调制器的像素尺寸大、像素数小,当前的空间光调制器的空间带宽积比静态全息介质小数百倍,因而视角小)、大的相干背光源(操纵光需要复杂的光学组件和大空间要求,全息视频显示很难如当今的平板显示那么薄)、实时计算全息图所需的巨大计算资源消耗(针对视频帧率高质量的全息图,已有的提高计算速度的优化算法依赖于集群处理器或者高性能的并行处理系统)等障碍。技术要点:基于此,韩国三星电子的Jungkw ...
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