化彩色编码的衍射光谱成像系统技术背景：光谱图像是三维(3D)数据结构，由在不同波长下测量的同一场景的多个二维(2D)图像组成。光谱图像在医学成像、遥感、国防和监控以及食品质量评估等领域都有应用。跨多个波长的空间信息量是传统扫描采集成像系统的主要挑战之一，为了获得多个高清图像，这些系统需要较长的曝光时间，因此限制了它们在实时应用中的使用.目前，基于压缩感知(CS)的快照光谱成像(spectral imaging,SI)技术通过感知(sensing)编码投影获取的光谱信息，然后计算复原光谱图像，可以大幅降低所需要采集的光谱信息量。在这种情况下，可以从线性系统准确估计光谱图像，其感知矩阵表示随机测量 ...
无需计算机，基于衍射网络的全息全光重建技术背景：全息是一种应用广泛的技术。它在计算成像、显示、干涉测量、数据存储等领域都扮演着重要的角色。将全息与其它光学手段区分开来的是其具有记录和重建物体的强度和相位的能力。全息记录通常是物波与参考波干涉生成将物波的振幅和相位都编码的全息图。全息重建则是从记录的全息图强度恢复物的信息。全息可以分为同轴全息和离轴全息。同轴全息是指物波和参考波共轴，具有系统简单、大带宽积、稳定性强、重建时受到共轭像干扰等特点。离轴全息是指物波和参考波有夹角，使得共轭像与期望的重建像分离，从而获得清晰的重建像，但是带宽积不如同轴全息，且系统较复杂，抗干扰能力较差。电子计算机和图像 ...
一起滤掉高阶衍射光。所用LED为880mW白光LED,匹配全带宽为10nm的，中心波长分别为633、532、460nm的滤光片。LED耦合进纤芯直径200um的多模光纤输出。SLED模组(EXALOS RGB-SLED engines)单模光纤输出，z大输出功率5mW,中心波长分别为635、510、450nm。实验结果：参考文献：Yifan PengSuyeon ChoiJonghyun KimGordon Wetzstein,"Speckle-free holography with partially coherent light sources and camera-in-th ...
异性、分辨率衍射受限、散射样品中与深度相关的退化(degradation)和体积漂白等问题。文章创新点：基于此，美国国立卫生研究院的Yicong Wu(一作兼通讯)等人提出一种多视图(multiview)共聚焦显微镜，在空间上从亚微米到毫米，在时间上从毫秒到小时级地增强共聚焦显微镜的性能。轴向和横向分辨率提高两倍以上的同时，还降低了光毒性。主要举措有：(1)、开发紧凑型线扫描仪，能够在大面积上实现灵敏、快速、衍射极限的成像；(2)、将线扫描与多视图成像相结合，开发可提高分辨率各向同性并恢复因散射而丢失的信号的重建算法；(3)、采用结构光照明显微技术，在密集标记的厚样品中实现超分辨率成像；(4) ...
空域)，实现衍射极限分辨率图像重建。（2）提出数字自适应光学像差校正方法，应对组织成像中存在光学像差的问题。利用扫描光场显微镜不同角度测量之间的差异估计像差，然后通过数字平移角度图像校正像差。相比传统的自适应光学，不需要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 ...
差校准，利用衍射光学元件(DOE)、相干光纤束、神经网络的结合，实现直径小于0.5mm，分辨率约1um的超细内窥镜。(1)利用CFB的记忆效应，使用静态的DOE(双光子聚合光刻(2-photon polymerization lithography)制造)替代SLM的动态调制来补偿畸变。(2)DOE的随机pattern将三维物体的信息编码成二维的散斑pattern，沿着超细的CFB传输。基于U-Net的神经网络对散斑pattern解码，完成三维重建。a、DOE-Diffuser内窥镜的方案和原理。远端的diffuser将三维目标信息编码为二维散斑图案，该图案通过CFB传输到近端，使用神经网络实 ...
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。三维超材料的加工非常困难，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类：静态超表面和动态超表面。动态或主动超表面的设计基于使用不同的超材料和机制，如相位变化材料(phase-change material)、液晶、光诱导(lig ...
斑尺寸相当于衍射斑直径，系统孔径角越大，焦斑尺寸越小，功率密度越高。另一方面，当入射束腰位于透镜物方焦面时，即x1=0，由式6得x2=0,Z2= -f^'，如上右图所示。出射光束束腰也位于后焦面上。由式5得于是为极大值。可见，入射光束的束腰距离透镜焦点越近，出射光束的光斑直径越大。与前面比较可以知道，入射光束的束腰在无穷远或位于透镜的前焦点时，出射光束的束腰均位于像方焦点处，但光斑直径不同，前者为极小，后者为极大，即后者出射光束的远场发散角为极小，而且据此，透镜的焦距f'越长，入射光束束腰ω01越小，则θ'越小，且当 ZR1 ≪ f'时，可使θ'小到可以 ...
常是一阶超声衍射光子，仅占通过超声场焦点区域的所有光子的很小一部分。大多数光子保持频率不变并构成零阶衍射场，这通常被认为在 TRUE 光学聚焦中是无用的，甚至是有害的。文章创新点：鉴于超声调制的光学标记效率如此之低，值得思考频移光子是否是引导光学聚焦的非常优的选择。美国加州理工学院的汪立宏组（Zhongtao Cheng：第1作者，汪立宏：通讯作者）提出一种新的机制，可以利用零阶光子作为信息载体来引导光聚焦到组织内。原理解析：（1）零阶光子尽管没有频移，但是在超声导星存在的时候会产生光场扰动。这个扰动是由于在样品中的超声聚焦处会诱导样品折射率发生变化和散射体发生位移引起的。这个扰动可以被探测到 ...
服了分辨率的衍射限制。可实现的分辨率受到定位精度和荧光标签密度的限制，在实践中可能是几十纳米的数量级。有科研团队已经将这种技术扩展到三维定位。通过在光路中加入一个圆柱形透镜或使用双平面或多焦点成像，可以估算出分子的轴向位置。光斑的拉长（散光）或光斑大小的差异（双平面成像）对轴向位置进行编码。将空间光调制器（SLM）与4F中继系统结合到成像光路中，可以设计更广泛的点扩散函数（PSF），为优化显微镜的定位性能提供了可能。利用空间光调制器（SLM）对荧光显微镜进行校准，可以建立一个远低于衍射极限的波前误差，SIEMONS团队就利用Meadowlark空间光调制器实现了高精度的波前控制。原理证明和实验 ...
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