型SLM存在衍射效率低的問(wèn)題。這是由于其有限的像素填充因子俩由、背板架構(gòu)和其它因素毒嫡，使得多達(dá)20%的入射光可能不會(huì)被衍射，從而產(chǎn)生零級(jí)衍射級(jí)幻梯，這通常會(huì)干擾控制的衍射級(jí)并顯著降低觀察到的圖像質(zhì)量兜畸。導(dǎo)致目前計(jì)算生成全息的圖像質(zhì)量還不如傳統(tǒng)的顯示技術(shù)。在光學(xué)中碘梢，同軸和離軸濾波方案是兩種最常用的技術(shù)咬摇，可最大限度地減少零級(jí)衍射。同軸濾波在物理上阻擋了傅立葉平面上的未衍射光束煞躬，這不可避免地也阻擋了一些低頻成分的衍射光肛鹏。此外，當(dāng)復(fù)用三種顏色時(shí)，這種遮擋操作會(huì)更具挑戰(zhàn)性龄坪。離軸方法會(huì)導(dǎo)致視場(chǎng)減小(使用第一級(jí)衍射級(jí)的一半)或效率降低(使用更高的衍射級(jí))昭雌，而這兩個(gè)因素對(duì)于近眼顯示來(lái)說(shuō)都是至關(guān)重要的。此外健田，還有通過(guò)對(duì)校正 ...
通過(guò)數(shù)值模擬衍射和干涉來(lái)實(shí)現(xiàn)具有高空間-角度分辨率的3D投影烛卧。全息將動(dòng)態(tài)光場(chǎng)編碼為相位和振幅變化的干涉圖案，即全息圖妓局。通過(guò)選擇照明光束总放，全息圖將入射光衍射成原始光場(chǎng)的準(zhǔn)確再現(xiàn)。重建的3D場(chǎng)景呈現(xiàn)準(zhǔn)確的單目和雙目深度線索(depth cues)好爬，這是傳統(tǒng)的顯示手段難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)的局雄。然而，高效存炮、實(shí)時(shí)地創(chuàng)建逼真的計(jì)算機(jī)生成全息圖(CGH)仍然是計(jì)算物理學(xué)中尚未解決的挑戰(zhàn)炬搭。其主要挑戰(zhàn)是對(duì)連續(xù)3D空間中的每個(gè)目標(biāo)點(diǎn)執(zhí)行菲涅耳衍射模擬所需的巨大算力要求。有效的菲涅耳衍射模擬極具挑戰(zhàn)性穆桂，目前通過(guò)用物理精度換取計(jì)算速度來(lái)解決宫盔。基于預(yù)先計(jì)算的元素條紋享完、多層深度離散化灼芭、全息立體圖、波前記錄平面(或者中間光線采樣平面 ...
般又，以比傳統(tǒng)的衍射光學(xué)元件(DOE)更大的設(shè)計(jì)自由度和空間帶寬積來(lái)調(diào)制入射光彼绷。此外，meta-optical散射體豐富的模態(tài)特性使得其比DOE具有更多的能力茴迁，如偏振寄悯、頻率、角度多路復(fù)用等笋熬。meta-optics可以使用廣泛可用的集成電路代工技術(shù)制造(如深紫外光刻(DUV))热某，而無(wú)需基于聚合物的DOE或二元光學(xué)器件中使用的多個(gè)蝕刻步驟腻菇、金剛石車(chē)削或灰度光刻(grayscale lithography)胳螟。盡管meta-optics優(yōu)勢(shì)很大，且在用于成像筹吐、偏振控制糖耸、全息的平面光學(xué)器件中得到應(yīng)用，但是當(dāng)前其缺陷也很明顯丘薛。受限于meta-optics賦予的不連續(xù)的相位分布嘉竟，產(chǎn)生了嚴(yán)重的、波長(zhǎng)相關(guān)的像差，使 ...
整激光功率舍扰，衍射光柵G和透鏡L3(f=4mm)將泵浦光和斯托克斯光耦合進(jìn)兩個(gè)不同的纖芯倦蚪。樣品信號(hào)由雙芯雙包層光纖(DCDC-fiber)傳導(dǎo)，經(jīng)二向色鏡DC2偏折引入光電倍增管(PMT),帶通濾光片F(xiàn)2選擇需要的非線性信號(hào)(CARS/SHG/TPEF),透鏡L2將光信號(hào)聚焦在PMT上边苹。(2) 雙芯雙包層光纖陵且。如圖2 ，纖芯1直徑4.8um,截止波長(zhǎng)836nm个束；纖芯2直徑6.3um慕购，截止波長(zhǎng)970nm。分別用于引導(dǎo)795nm泵浦光和1030nm斯托克斯光茬底，內(nèi)包層摻氟沪悲，直徑60um。125um直徑純石英雙包層阱表，被直徑為230um的摻氟聚合物包裹殿如。包層用于信號(hào)采集。(3) 內(nèi)窺鏡探頭最爬。DCDC光纖由 ...
握截。優(yōu)化完成的衍射元件用光刻技術(shù)加工，折射透鏡用金剛石車(chē)削加工烂叔。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證谨胞，實(shí)際效果與模擬效果相符。原理解析：(1) 成像模型蒜鸡。首先以近軸光學(xué)的方式胯努，不考慮離軸像差，用平面波看作為一個(gè)無(wú)窮遠(yuǎn)處的點(diǎn)光源逢防，其經(jīng)過(guò)光學(xué)元件的相位調(diào)制后叶沛，用波動(dòng)光學(xué)理論在自由空間傳播到圖像傳感器表面得到的光強(qiáng)作為點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)。只考慮點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)為平移不變的情況忘朝，這樣可以簡(jiǎn)化問(wèn)題灰署。圖像源與點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)卷積，在圖像傳感器每個(gè)像素上隨波長(zhǎng)和時(shí)間積分局嘁，加上傳感器的讀取噪聲溉箕，zui終成像。圖像重建可以看作為求解一個(gè)Tikhonov正則化zui小二乘問(wèn)題悦昵。(2) 端到端優(yōu)化框架肴茄。用隨機(jī)梯度法優(yōu)化有一個(gè)光學(xué)元件的計(jì)算相機(jī)。將成像模型的每一步 ...
為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)到衍射傳播到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)但指。如圖1所示寡痰，第一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將入射到SLM上的復(fù)數(shù)場(chǎng)分解為實(shí)數(shù)域和虛數(shù)域兩個(gè)通道抗楔，網(wǎng)絡(luò)輸出為SLM平面將出射的復(fù)數(shù)場(chǎng)(以實(shí)數(shù)和虛數(shù)兩個(gè)通道輸出)，從而校正SLM的非線性拦坠、空間變化的光源強(qiáng)度连躏、光學(xué)像差等其它不良因素。SLM平面經(jīng)調(diào)校的出射場(chǎng)使用角譜法傳播到一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)平面贞滨。在獲得目標(biāo)平面的光場(chǎng)強(qiáng)度之前反粥，先將角譜法所得復(fù)數(shù)場(chǎng)再次拆分為實(shí)數(shù)和虛數(shù)部分輸入第二個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理，其輸出也為實(shí)數(shù)和虛數(shù)部分的雙通道輸出疲迂。這里所用網(wǎng)絡(luò)為UNet架構(gòu)才顿。(1)傳統(tǒng)全息波傳播使用角譜傳播來(lái)描述。求解目標(biāo)圖像到SLM上相位分布的逆問(wèn)題可以歸結(jié)為：s是固定或可學(xué)習(xí)的放縮參數(shù)尤蒿，fASM代表角 ...
光學(xué)元件發(fā)生衍射作用(此時(shí)反射回的入射角滿足布喇格條件)郑气，全息光學(xué)元件開(kāi)始展現(xiàn)出反射鏡的功能，使得光反射回后續(xù)光路(經(jīng)典pancake的原理見(jiàn)附錄)腰池。(3) 全息光學(xué)元件制作尾组。在AR系統(tǒng)里，數(shù)字圖像光束和自然場(chǎng)景光束的合束是關(guān)鍵所在示弓。最簡(jiǎn)單的合束器是一個(gè)50:50的分光片讳侨，但是對(duì)于頭戴式、眼睛式的應(yīng)用來(lái)說(shuō)太笨重了奏属。全息光學(xué)元件是一個(gè)輕薄的平板跨跨，其記錄的是體全息圖，只對(duì)滿足布喇格條件(對(duì)入射角和波長(zhǎng)明確要求)的光形成明亮的衍射再現(xiàn)像囱皿，對(duì)不滿足此條件的光則相當(dāng)于一個(gè)透射平板勇婴。全息光學(xué)元件可以制作成具有各種光學(xué)功能的元件，如微透鏡陣列功能嘱腥，反射鏡功能等耕渴。微透鏡功能的記錄和使用見(jiàn)圖2。本文將全息光學(xué)元 ...
度信息齿兔，利用衍射光柵獲得物體的光譜信息橱脸。如圖1，以一個(gè)視角為例分苇，道威棱鏡將輸入視角圖像旋轉(zhuǎn) 角度(是道威棱鏡自身的旋轉(zhuǎn)角)添诉，旋轉(zhuǎn)后的視角(perspective)圖像由柱透鏡再次成像，所得圖像本質(zhì)上是旋轉(zhuǎn)物體圖像與柱透鏡的線擴(kuò)散函數(shù)的卷積组砚。在柱透鏡后焦平面上放置一個(gè)狹縫吻商，沿水平軸對(duì)圖像進(jìn)行采樣，所得一維信號(hào)是物體在 角度的"投影"糟红，這類(lèi)似于傳統(tǒng)X射線CT中的投影測(cè)量(柱透鏡和狹縫的組合艾帐，通過(guò)丟棄大部分光線將二維圖像壓縮成一維)。圖像形成可以描述為：其中g(shù)是矢量化的二維視角圖像盆偿。是旋轉(zhuǎn)算子柒爸，表示道威棱鏡在角度處的函數(shù)的。T表示在一維狹縫處的信號(hào)積分事扭，而是一維狹縫采樣的信號(hào)捎稚。通 ...
零級(jí)光，一級(jí)衍射空間光調(diào)制器零級(jí)光產(chǎn)生的原因求橄？要想了解SLM零級(jí)光產(chǎn)生的原因今野，我們需要先了解下空間光調(diào)制器的結(jié)構(gòu)構(gòu)成。如下圖所示罐农，LC-SLM光學(xué)頭主要由：保護(hù)玻璃条霜，透明電極，液晶層涵亏，像素電極層（Wafer）構(gòu)成宰睡。1） 保護(hù)玻璃的透過(guò)率窗口片保護(hù)玻璃的透過(guò)率在相應(yīng)的工作波段（400-800nm,500-1200nm,850-1650nm）內(nèi)通常在98.5-99.5%范圍內(nèi)，因此有少量的光被直接反射回去气筋。2）透明電極的透過(guò)率透明電極的透過(guò)率一般都在99%以上拆内，該部分造成的零級(jí)光基本可以忽略。3）空間光調(diào)制器填充率像素電極層（Wafer）由一個(gè)個(gè)的獨(dú)立像元構(gòu)成宠默，從而SLM可以實(shí)現(xiàn)針對(duì)單個(gè)像元的獨(dú)立 ...
發(fā)效率麸恍，保持衍射極限焦斑，即該焦斑在時(shí)間上是傅里葉限制（脈寬的下限）的搀矫。正如球差會(huì)在空間上擴(kuò)大聚焦體積并降低激發(fā)效率一樣或南，擴(kuò)束鏡、掃描光學(xué)系統(tǒng)和顯微鏡物鏡中的色散會(huì)延長(zhǎng)脈沖持續(xù)時(shí)間艾君，并降低脈沖質(zhì)量采够。有多種策略可用于對(duì)這些光學(xué)器件的色散進(jìn)行預(yù)補(bǔ)償，以確保傅里葉變換極限或接近傅里葉限制的聚焦脈沖冰垄。值得注意的是蹬癌，應(yīng)考慮補(bǔ)償方案本身的效率，以確保最終圖像中有可實(shí)現(xiàn)的增益虹茶。例如逝薪，如果我們假設(shè)一個(gè)簡(jiǎn)單的方波脈沖形狀，平均檢測(cè)到的二階信號(hào)可以估計(jì)為： N:脈沖重復(fù)頻率 E:脈沖能量 ：脈沖持續(xù)時(shí)間 A:面積 蝴罪。在這種情況下董济，我們研究二階非線性，例如 TPEF 或 SHG要门。值得注意的是虏肾，我們看到檢測(cè)到的 ...
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