單的策略：當(dāng)相干光進(jìn)入混濁(turbid)介質(zhì)時(shí)，它會隨機(jī)散射并產(chǎn)生散斑捶惜。在給定體積的組織中田藐，動態(tài)運(yùn)動（例如，細(xì)胞運(yùn)動或血流）發(fā)生在不同的空間位置吱七。因此汽久，該組織體積內(nèi)的散射光場將以空間變化的方式與這種動態(tài)相互作用。通過測量組織表面散射光場的時(shí)域波動踊餐，可以估計(jì)去相關(guān)事件的時(shí)空映射(spatiotemporal map)景醇。當(dāng)前不足：雖然DCS被廣泛用于評估深達(dá)成人頭骨下方的有限組織區(qū)域的血流變化，但迄今為止吝岭，對混濁介質(zhì)下動態(tài)事件快速形成空間分辨圖像的工作仍然有限三痰，這主要是有三個(gè)難題阻礙了深層組織時(shí)域動力學(xué)成像：(1)由于在必要的測量速率下可用光子數(shù)量有限，因此信噪比低窜管；(2)從散射體表面收集光的探 ...
DMD對入射相干光進(jìn)行振幅調(diào)制散劫，L2和L3組成4f系統(tǒng)，SLM上的光場與DMD上的光場共軛幕帆，兩個(gè)偏振片用于調(diào)節(jié)光強(qiáng)获搏。SLM對入射光場進(jìn)行相位調(diào)制。sCMOS用于接收衍射傳播的光場失乾，并利用自身的光電效應(yīng)類比復(fù)數(shù)激活函數(shù)常熙，將復(fù)數(shù)光場轉(zhuǎn)化為強(qiáng)度值纬乍。（3）模型訓(xùn)練。首先在計(jì)算機(jī)上利用基于物理信息的前向模型裸卫，使用誤差反向傳播方法仿贬，損失函數(shù)使用zui后一層的輸出和ground truth之間的測量(均方根誤差或softmax交叉熵)來預(yù)訓(xùn)練出一個(gè)模型，即獲得SLM在每一層（指的是每一個(gè)DPU層）其相位調(diào)制的參數(shù)墓贿、DMD在每一層的顯示圖案以及sCMOS相機(jī)在光軸上的位置等茧泪。由于光學(xué)系統(tǒng)存在的實(shí)際誤差，會導(dǎo)致 ...
經(jīng)證明了使用相干光對矩陣向量乘法的奇異值矩陣分解實(shí)現(xiàn)募壕。在這種情況下调炬，在硅芯片上制造的MZI實(shí)現(xiàn)了逐元素乘法。這種設(shè)計(jì)代表了使用光的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)z關(guān)鍵構(gòu)建模塊之一的真正并行實(shí)現(xiàn)舱馅，現(xiàn)代代工廠(foundry)可以輕松地批量制造這種類型的光子系統(tǒng)缰泡。這種設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)之一是 MZI 的數(shù)量隨著向量中元素?cái)?shù)量N以N2增長，這是實(shí)現(xiàn)任意矩陣的必要結(jié)果代嗤。隨著光子電路尺寸的增加棘钞，損耗、噪聲和缺陷也成為更大的問題干毅。因此宜猜，構(gòu)建足夠準(zhǔn)確的模型以在計(jì)算機(jī)上對其進(jìn)行訓(xùn)練變得越來越困難∠醴辏克服這一困難的方法包括設(shè)計(jì)對缺陷具有魯棒性的電路姨拥，自動“完善”電路，或在原位訓(xùn)練光子神經(jīng)形態(tài)電路等渠鸽。作為基于MZI的MAC的替代方案叫乌，F(xiàn)eldm ...
現(xiàn)水平和垂直相干光束轉(zhuǎn)向在理論上是可行的。另一種高STP器件是相控陣光子集成電路(phased array photonic integrated circuit, PIC)徽缚。在這種方法中憨奸，納米光子相控陣是通過在光子晶片上記錄分支波導(dǎo)來構(gòu)建的(見圖6)。這些波導(dǎo)將從單個(gè)源投射的光分布在二維網(wǎng)格上凿试。每個(gè)波導(dǎo)末端的相位可以通過電光或熱光相位調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)排宰。通過終止每個(gè)波導(dǎo)的光柵輸出耦合器從晶片正交抽取光。類似于相控陣?yán)走_(dá)那婉，光柵輸出耦合器也被稱為光學(xué)天線板甘。圖6、光子集成電路光學(xué)相控陣示意圖详炬。單個(gè)相干激光源被引導(dǎo)到波導(dǎo)內(nèi)虾啦，光被多個(gè)光柵耦合器(充當(dāng)光天線)提取。可以使用相位調(diào)制器調(diào)整每個(gè)天線的相位以創(chuàng)建 ...
型SLM)由相干光源產(chǎn)生的復(fù)值波場usrc(這個(gè)源場可以是平面波or球面波or高斯光束)入射到相位型SLM上，源場的相位以每SLM像素的方式延遲相位?呻率，場繼續(xù)在自由空間或穿過某些光學(xué)元件傳播到目標(biāo)平面硬毕。用戶或探測器可以在目標(biāo)平面觀察到場的強(qiáng)度。由SLM傳輸?shù)侥繕?biāo)平面的數(shù)學(xué)模型可以表示為：?就是需要求解值礼仗，可以用常用的相位復(fù)原法(如GS吐咳，F(xiàn)ienup法等)求解，也可以看作為一個(gè)優(yōu)化問題求解：s是一個(gè)固定的或?qū)W習(xí)的scale factor元践。相位復(fù)原是找到一個(gè)相位函數(shù)?韭脊，而(2)是一個(gè)非凸優(yōu)化問題，具有無窮解单旁，CGH可以選擇無窮解中的任何一個(gè)沪羔，因?yàn)樗鼈兌伎梢栽谀繕?biāo)平面上產(chǎn)生相同的強(qiáng)度。作者發(fā)現(xiàn)求解( ...
,SLM)和相干光源象浑，合成三維強(qiáng)度分布蔫饰。盡管全息的基本原理已經(jīng)在70多年前就已經(jīng)被提了出來,但是高質(zhì)量的全息圖獲取在21世紀(jì)初才實(shí)現(xiàn)。使用SLM生成高質(zhì)量的數(shù)字全息圖的主要挑戰(zhàn)在于計(jì)算生成全息(computer generated holography,CGH)的算法愉豺。傳統(tǒng)的CGH算法依賴于不足以準(zhǔn)確描述近眼顯示物理光學(xué)的波傳播模型篓吁，因此嚴(yán)重限制了能夠獲得的圖像質(zhì)量。直到最近(2018年開始)蚪拦，基于機(jī)器學(xué)習(xí)的全息波傳播模型提出杖剪，能夠相對的改善圖像質(zhì)量。這些工作主要分為三類：第一類驰贷，將從SLM到目標(biāo)圖像的前向傳播通過網(wǎng)絡(luò)參數(shù)化盛嘿，學(xué)習(xí)光學(xué)像差、物理光學(xué)和傳輸模型之間的差異饱苟，從而使得傳播模型更準(zhǔn)確孩擂， ...
全息顯示使用相干光源產(chǎn)生的散斑使得全息還不能成為一個(gè)替代傳統(tǒng)顯示技術(shù)的成熟方案。散斑是由相干光的相長干涉和相消干涉產(chǎn)生的箱熬，其不僅降低圖像質(zhì)量类垦，對zui終用戶也是一個(gè)潛在的安全隱患。散斑的緩解通常使用時(shí)間或空間的多路復(fù)用(multiplexing)來疊加獨(dú)立的散斑模式城须。這些多路復(fù)用方法包括使用機(jī)械振動蚤认、快速掃描微鏡、可變形鏡以及對具有不同相位延遲的不同散斑圖案進(jìn)行光學(xué)平均等糕伐。然而砰琢，幾乎所有的多路復(fù)用方法要么需要機(jī)械移動部件，要么需要復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，或兩者都需要陪汽。使用部分相干光源(如LED)是一種更好的方法训唱，因?yàn)樗恍枰獙τ布到y(tǒng)做修改。LED的空間和時(shí)間不相干性直接減少了觀察到的散斑挚冤，這是由于在 ...
解析：（1）相干光源經(jīng)過波長尺度上是粗糙的物體或被它反射時(shí)况增，散斑就會扮演一個(gè)重要的角色，即產(chǎn)生一個(gè)對比度高的顆粒狀圖樣训挡。在相干光源照射生物組織時(shí)澳骤，由于生物組織微觀尺度上凹凸不平引起后向散射回的光互相發(fā)生干涉而形成散斑圖像。當(dāng)照射的樣品是動態(tài)的時(shí)候澜薄，散斑模式就會發(fā)生變化为肮。（2）如圖1，連續(xù)采集到的兩幀散斑圖像肤京，每幀圖像劃分成小的探測窗口I1(x,y)和I2(x,y)颊艳，計(jì)算這兩個(gè)探測窗口的互相關(guān)，獲得單次操作的相關(guān)圖蟆沫。（3）為了提高信噪比籽暇，操作n次（文中選用n=4），求取平均相關(guān)圖饭庞。（4）從平均相關(guān)圖找到峰值位置戒悠，計(jì)算出在采集時(shí)間間隔內(nèi)的粒子位移，從而計(jì)算出視場內(nèi)的速度圖舟山。（5）以一個(gè)像素為步長移 ...
量绸狐。P是表示相干光學(xué)響應(yīng)的矩陣，即P的每一列包含了對物空間中不同位置的點(diǎn)物的空間響應(yīng)累盗。因此寒矿，方程(16)和(17)的矩陣乘法實(shí)現(xiàn)了物和系統(tǒng)響應(yīng)的卷積操作。如果系統(tǒng)是線性和平移不變的若债，P的列是彼此的平移表示符相，其中平移由列號決定。如果光學(xué)響應(yīng)大小有限蠢琳，采樣時(shí)將有Np個(gè)非零元素啊终，P的大小是(NxNy + Np - 1 ) X (NxNy)，檢測到的圖像大小為(NxNy + Np - 1 ) X 1傲须。探測器產(chǎn)生的輻照度測量M包含了采樣蓝牲、數(shù)字化、光子轉(zhuǎn)化為電子時(shí)的各種噪聲泰讽。如果我們將這些噪聲合并成一個(gè)噪聲項(xiàng)例衍，圖像測量是其中n表示由探測時(shí)引入系統(tǒng)的噪聲昔期。M進(jìn)一步的被運(yùn)算符處理得到信息I':nT是后 ...
以理解為兩個(gè)相干光脈沖序列，它們的重復(fù)頻率有輕微的偏移佛玄。自問世以來硼一，雙光梳光源及其應(yīng)用一直一個(gè)重要研究課題[5]。雙光梳光源與早期用于泵浦探測測量的激光系統(tǒng)有許多相似之處翎嫡。特別是欠动，利用兩種不同重復(fù)頻率對超快現(xiàn)象進(jìn)行采樣的想法，早在20世紀(jì)80年代就已經(jīng)通過等效時(shí)間采樣概念的演示進(jìn)行了探索[6,7]惑申。在這種情況下，通過frep/的因子翅雏，超快動態(tài)過程在時(shí)域中被縮小到更慢的等效時(shí)間圈驼。這里frep是采樣頻率，是采樣頻率與激發(fā)重頻的差值望几。這個(gè)概念很快通過一對相互穩(wěn)定的鎖模激光器實(shí)現(xiàn)绩脆，通常被稱為異步光采樣(ASOPS)[8]。雙光梳方法和ASOPS激光系統(tǒng)的一個(gè)顯著區(qū)別是兩個(gè)脈沖序列鎖在一起的相位和定時(shí)的 ...
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