纯相位空间光调制器（SLM）零级光的产生及消除方法引言：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 ...
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产生 ...
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。离轴 ...
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(SLM实 ...
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还可以在 ...
形谐振器、声光调制器和3D打印的替代架构来解决这些问题。其它基于相变材料、电吸收和电光效应的方法也可以解决其中的一些问题，但这些技术仍未成熟。当前不足：传统的光学神经网络(optical neural networks,ONNs)使用可调谐的移相器调节每一个MZI的输出来模拟任意的矩阵-向量乘法。这些移相器是ONNs的可编程性的核心所在，但是它们占用空间大，且速度慢。文章创新点：基于此，美国南加州大学的Haoqin Deng(第一作者)和Mercedeh Khajavikhan(通讯作者)提出了一种利用宇称时间对称(parity-time symmetric，PT)耦合器作为构建模块的光学神经 ...
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化， ...
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制度 ...
光，分别被声光调制器AOM1和AOM2移频调制。四个声光调制器的移频量分别为δf1=25MHz，δf2=25MHz+40Hz，δf3=40MHz，δf4=40MHz+120Hz。因此，频率为f1+δf1和f2+δf3的光束合束后进入电光幅度调制器1(Amplitude Modulator 1)，振幅调制器1被同步信号和脉冲发生器驱动，生成重复频率frep=1000MHz或500MHz的50ps脉冲链，作为物光。与此类似，振幅调制器2生成frep+δfrep=1000MHz+2Hz或500MHz+1Hz的50ps脉冲链，作为参考光。物光由两个频谱上分离的子光梳组成，其光学频率中心分别为f1+δf ...
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，缓 ...
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