具有可重構(gòu)衍射處理單元的大規(guī)模神經(jīng)形態(tài)光電計(jì)算技術(shù)背景：由電子驅(qū)動(dòng)的計(jì)算處理器在過去十年中有了巨大的發(fā)展，從通用中央處理器 (CPU) 到專用計(jì)算平臺(tái)，例如圖形處理器 (GPU)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)和專用集成電路(ASIC)，以滿足日益增長的計(jì)算資源需求。這些硅計(jì)算硬件平臺(tái)的進(jìn)步通過允許訓(xùn)練更大規(guī)模和更復(fù)雜的模型，為人工智能 (AI) 的復(fù)興做出了巨大貢獻(xiàn)。各種神經(jīng)計(jì)算架構(gòu)在廣泛領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，例如卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) (convolutional neural networks,CNN)、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) (recurrent neural networks,RNN)、尖峰神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(sp ...

ence使用衍射深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的全光機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)背景：深度學(xué)習(xí)是發(fā)展最快的機(jī)器學(xué)習(xí)方法之一，它利用在計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)的多層人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)數(shù)據(jù)的表示和抽象進(jìn)行數(shù)字化學(xué)習(xí)，并執(zhí)行高級(jí)任務(wù)，與人類專家的表現(xiàn)相當(dāng)甚至優(yōu)于人類專家。深度學(xué)習(xí)的最新應(yīng)用進(jìn)展主要包括醫(yī)學(xué)圖像分析、語音識(shí)別、語言翻譯、圖像分類等。除了這些主流應(yīng)用之外，深度學(xué)習(xí)方法也被用于解決逆成像問題。當(dāng)前不足：當(dāng)前的深度學(xué)習(xí)框架主要是在計(jì)算機(jī)中訓(xùn)練及執(zhí)行的，而受限于摩爾定律接近其物理極限，硅基計(jì)算機(jī)的性能增長已經(jīng)逐漸達(dá)到不可持續(xù)的水平，急需新一代的計(jì)算模式。文章創(chuàng)新點(diǎn)：基于此，美國加州大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)Aydogan Ozcan組的Xin ...

達(dá)到1.8倍衍射極限的分辨率。關(guān)鍵詞：空間光調(diào)制器、液晶空間光調(diào)制器、調(diào)制器、SLM、變形鏡、自適應(yīng)光學(xué)、偏振無關(guān)引 言：液晶自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的主要作用為矯正大氣湍流帶來的波前畸變。大氣湍流是因?yàn)榇髿庵芯植康膲簭?qiáng)，擴(kuò)散速度，溫度等物理量會(huì)發(fā)生隨機(jī)的變化，因而導(dǎo)致大氣的折射率也會(huì)發(fā)生無規(guī)則的變化，當(dāng)光經(jīng)過大氣后波前會(huì)發(fā)生相應(yīng)的畸變。如果不經(jīng)過自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的校準(zhǔn)，觀測(cè)到的目標(biāo)物或得到的觀測(cè)結(jié)果與實(shí)際的目標(biāo)物或真實(shí)的結(jié)果會(huì)有非常大的偏差，觀測(cè)精度更無從談起。液晶空間光調(diào)制器(波前矯正器)的工作原理Meadowlark Optics公司的SLM（Spatial Light Modulator）使用的液 ...

制)；l 近衍射極限光束質(zhì)量；l 偏轉(zhuǎn)角度：20deg ；應(yīng)用領(lǐng)域：超低頻（太赫茲）拉曼光譜儀、光束濾波及噪音清楚、半導(dǎo)體拉曼光源ASE濾波； （2）布拉格陷波濾光片（BNF）布拉格陷波濾光片（BNF）能夠同時(shí)測(cè)量低至5cm-1的斯托克斯和反斯托克斯拉曼光譜帶，且實(shí)現(xiàn)高達(dá)95%左右的透過率。窄帶陷波濾光片同樣需要滿足布拉格理論，對(duì)于衰減為OD3的BNF，其偏轉(zhuǎn)角度為12deg，半高全寬（FWHM）接受角度為6mrad（約為0.3 deg）。目前，超低頻拉曼光譜的測(cè)量大都是采用我們的超低頻拉曼濾光片（ULF）實(shí)現(xiàn)的。l 標(biāo)準(zhǔn)波長：488nm、514nm、532nm、633nm、785nm和106 ...

涉光刻技術(shù)、衍射光學(xué)元件光刻技術(shù)等。 其中DMD無掩膜光刻技術(shù)是從傳統(tǒng)光學(xué)光刻技術(shù)衍生出的一種新技術(shù)，因?yàn)槠淦毓獬上竦姆绞脚c傳統(tǒng)投影光刻基本相似，區(qū)別在于使用數(shù)字DMD代替?zhèn)鹘y(tǒng)的掩膜，其主要原理是通過計(jì)算機(jī)將所需的光刻圖案通過軟件輸入到DMD芯片中，并根據(jù)圖像中的黑白像素的分布來改變DMD芯片微鏡的轉(zhuǎn)角，并通過準(zhǔn)直光源照射到DMD芯片上形成與所需圖形一致的光圖像投射到基片表面，并通過控制樣品臺(tái)的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)大面積的微結(jié)構(gòu)制備。設(shè)備原理圖圖下圖所示。相對(duì)于傳統(tǒng)的光刻設(shè)備，DMD無掩膜光刻機(jī)無需掩膜，節(jié)約了生產(chǎn)成本和周期并可以根據(jù)自己的需求靈活設(shè)計(jì)掩膜。相對(duì)于激光直寫設(shè)備，DMD芯片上的每一個(gè)微 ...

光調(diào)Q，控制衍射損耗的聲光調(diào)Q和控制吸收損耗的可飽和吸收體調(diào)Q。電光調(diào)Q技術(shù)：電光調(diào)Q技術(shù)的原理是普克爾斯（Pockels）效應(yīng)——即一級(jí)電光效應(yīng)，電光晶體的雙折射效應(yīng)與外加電場(chǎng)強(qiáng)度成正比，偏振光經(jīng)過電光晶體后，偏振面旋轉(zhuǎn)的角度與晶體長度和兩側(cè)所加電壓的乘積成正比。電光調(diào)Q激光器的原理圖如下所示：目前普遍應(yīng)用的電光晶體有KD*P（磷酸二氫鉀(KDP),磷酸二氘鉀(DKDP)）晶體和LN（鈮酸鋰LiNbO3）晶體。當(dāng)線偏振光入射到電場(chǎng)中的晶體表面，分解成初相位相同的左旋和右旋兩束圓偏振光。在晶體中，兩束光線的傳播速度不同。即從晶體中出射時(shí)，兩束光線存在相位差。則合成的線偏振光的偏振面已經(jīng)和入射光 ...

。光束截?cái)嗪?span style="color:red;">衍射引起的損耗占最后測(cè)量誤差的比重不應(yīng)大于1%。在放置分束器、衰減器和透鏡等光學(xué)元件時(shí)，應(yīng)保證光軸通過它們的幾何中心。應(yīng)采取措施避免由反射環(huán)境噪聲熱輻射和空氣擾動(dòng)等引起的系統(tǒng)誤差；c) 在測(cè)量開始前，激光器應(yīng)接生產(chǎn)商的規(guī)定預(yù)熱到達(dá)到熱平街狀態(tài),測(cè)試器太也應(yīng)達(dá)到熱平衡；d) 在初始準(zhǔn)備工作完成后，應(yīng)檢查是否全部光束入射到了探測(cè)器表面。可在每個(gè)光學(xué)元件的前面插人不同孔徑的光闌，當(dāng)光闌使激光功率減小了5%時(shí)，所用光闌的孔徑不應(yīng)大于其后光學(xué)元件口徑的0.8倍。6.2 測(cè)試環(huán)境要求放置被測(cè)激光器和測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)試臺(tái)的穩(wěn)定性應(yīng)高于被測(cè)激光器的穩(wěn)定性。需采取隔震、減噪和控溫等措施，保證外界因素或系 ...

的熒光信號(hào)，衍射極限焦點(diǎn)提供z亮的熒光信號(hào)以及z高的空間分辨率。然而，只有通過自適應(yīng)光學(xué)(adaptive optics, AO)才能維持在體深度的高空間分辨率，自適應(yīng)光學(xué)可以測(cè)量和校正成像光穿過光異質(zhì)樣品時(shí)在波前積累的光學(xué)像差。AO與2PFM相結(jié)合，將校正的相位模式應(yīng)用于物鏡后瞳平面(back pupil plane)的激發(fā)波前，可以實(shí)現(xiàn)衍射極限性能，并且可以在大腦表面以下數(shù)百微米處解析突觸。大腦的在體成像也需要高時(shí)間分辨率，對(duì)于大腦內(nèi)的功能成像，需要亞秒級(jí)的時(shí)間分辨率來跟上神經(jīng)元活動(dòng)的產(chǎn)生和傳播。傳統(tǒng)的2PFM通過在三個(gè)維度上依序掃描其激發(fā)焦點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)三維成像，這導(dǎo)致體積成像速率遠(yuǎn)低于其二維 ...

折射、反射和衍射光學(xué)元件都可用于光束轉(zhuǎn)換器。常用的折射或反射光束轉(zhuǎn)換器，設(shè)計(jì)時(shí)通常基于射線光學(xué)理論。設(shè)計(jì)問題主要由三種類型的方程約束：光束的能量守恒、以向量形式的斯涅爾定律(Snell's law)支配的光線追蹤方程以及描述在輸入和輸出波前之間等光程的Malus-Dupin定理 。此外，對(duì)于制造問題，應(yīng)考慮面型的表面連續(xù)性。光束轉(zhuǎn)換器的發(fā)展路線為從輸入和輸出光束保持平面波前且輻照度旋轉(zhuǎn)對(duì)稱分布到更一般的非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的情況，從近軸近似到非近軸情況。其中突出的理論有適用于近軸或小角度近似的最優(yōu)傳輸 (optimal transport, OT) 理論，非近軸情況下設(shè)計(jì)問題用類型的非線性偏微分 ...

法應(yīng)用于光學(xué)衍射層析成像，并在數(shù)值和實(shí)驗(yàn)上證明了光學(xué)厚樣品的三維重建相比使用基于弱散射近似的傳統(tǒng)方法，保真度更高。圖1、所提方法示意圖。 (a) 給定入射場(chǎng)和三維散射勢(shì) (v)，正向模型在通過pupil mask (P) 后在探測(cè)器處得到散射場(chǎng)和透射場(chǎng) (y)。（ b ）傳統(tǒng)和修正后的玻恩級(jí)數(shù)之間的比較。傳統(tǒng)的玻恩級(jí)數(shù)通常發(fā)散，但修正后的級(jí)數(shù)總是收斂。(c) 估計(jì)的三維與Mie理論和FDTD結(jié)果的比較。(d)逆向模型在給定y和的情況下迭代地尋找未知v。這是通過使用修正后的玻恩級(jí)數(shù)作為傳播器反向傳播誤差來計(jì)算的。(e) Rytov近似與所提出的方法之間的重建性能比較。使用所提出的方法重建的層析圖 ...