化彩色編碼的衍射光譜成像系統技術背景：光譜圖像是三維(3D)數據結構，由在不同波長下測量的同一場景的多個二維(2D)圖像組成。光譜圖像在醫學成像、遙感、國防和監控以及食品質量評估等領域都有應用。跨多個波長的空間信息量是傳統掃描采集成像系統的主要挑戰之一，為了獲得多個高清圖像，這些系統需要較長的曝光時間，因此限制了它們在實時應用中的使用.目前，基于壓縮感知(CS)的快照光譜成像(spectral imaging,SI)技術通過感知(sensing)編碼投影獲取的光譜信息，然后計算復原光譜圖像，可以大幅降低所需要采集的光譜信息量。在這種情況下，可以從線性系統準確估計光譜圖像，其感知矩陣表示隨機測量 ...

。優化完成的衍射元件用光刻技術加工，折射透鏡用金剛石車削加工。經實驗驗證，實際效果與模擬效果相符。原理解析：(1) 成像模型。首先以近軸光學的方式，不考慮離軸像差，用平面波看作為一個無窮遠處的點光源，其經過光學元件的相位調制后，用波動光學理論在自由空間傳播到圖像傳感器表面得到的光強作為點擴散函數。只考慮點擴散函數為平移不變的情況，這樣可以簡化問題。圖像源與點擴散函數卷積，在圖像傳感器每個像素上隨波長和時間積分，加上傳感器的讀取噪聲，zui終成像。圖像重建可以看作為求解一個Tikhonov正則化zui小二乘問題。(2) 端到端優化框架。用隨機梯度法優化有一個光學元件的計算相機。將成像模型的每一步 ...

為神經網絡到衍射傳播到神經網絡。如圖1所示，第一個神經網絡將入射到SLM上的復數場分解為實數域和虛數域兩個通道，網絡輸出為SLM平面將出射的復數場(以實數和虛數兩個通道輸出)，從而校正SLM的非線性、空間變化的光源強度、光學像差等其它不良因素。SLM平面經調校的出射場使用角譜法傳播到一個或多個目標平面。在獲得目標平面的光場強度之前，先將角譜法所得復數場再次拆分為實數和虛數部分輸入第二個神經網絡處理，其輸出也為實數和虛數部分的雙通道輸出。這里所用網絡為UNet架構。(1)傳統全息波傳播使用角譜傳播來描述。求解目標圖像到SLM上相位分布的逆問題可以歸結為：s是固定或可學習的放縮參數，fASM代表角 ...

光學元件發生衍射作用(此時反射回的入射角滿足布喇格條件)，全息光學元件開始展現出反射鏡的功能，使得光反射回后續光路(經典pancake的原理見附錄)。(3) 全息光學元件制作。在AR系統里，數字圖像光束和自然場景光束的合束是關鍵所在。最簡單的合束器是一個50:50的分光片，但是對于頭戴式、眼睛式的應用來說太笨重了。全息光學元件是一個輕薄的平板，其記錄的是體全息圖，只對滿足布喇格條件(對入射角和波長明確要求)的光形成明亮的衍射再現像，對不滿足此條件的光則相當于一個透射平板。全息光學元件可以制作成具有各種光學功能的元件，如微透鏡陣列功能，反射鏡功能等。微透鏡功能的記錄和使用見圖2。本文將全息光學元 ...

一起濾掉高階衍射光。所用LED為880mW白光LED,匹配全帶寬為10nm的，中心波長分別為633、532、460nm的濾光片。LED耦合進纖芯直徑200um的多模光纖輸出。SLED模組(EXALOS RGB-SLED engines)單模光纖輸出，z大輸出功率5mW,中心波長分別為635、510、450nm。實驗結果：參考文獻：Yifan PengSuyeon ChoiJonghyun KimGordon Wetzstein,"Speckle-free holography with partially coherent light sources and camera-in-th ...

異性、分辨率衍射受限、散射樣品中與深度相關的退化(degradation)和體積漂白等問題。文章創新點：基于此，美國國立衛生研究院的Yicong Wu(一作兼通訊)等人提出一種多視圖(multiview)共聚焦顯微鏡，在空間上從亞微米到毫米，在時間上從毫秒到小時級地增強共聚焦顯微鏡的性能。軸向和橫向分辨率提高兩倍以上的同時，還降低了光毒性。主要舉措有：(1)、開發緊湊型線掃描儀，能夠在大面積上實現靈敏、快速、衍射極限的成像；(2)、將線掃描與多視圖成像相結合，開發可提高分辨率各向同性并恢復因散射而丟失的信號的重建算法；(3)、采用結構光照明顯微技術，在密集標記的厚樣品中實現超分辨率成像；(4) ...

空域)，實現衍射極限分辨率圖像重建。（2）提出數字自適應光學像差校正方法，應對組織成像中存在光學像差的問題。利用掃描光場顯微鏡不同角度測量之間的差異估計像差，然后通過數字平移角度圖像校正像差。相比傳統的自適應光學，不需要波前傳感器或空間光調制器。原理解析：（1）利用小尺寸微透鏡的衍射效應，借鑒疊層成像的原理，通過二維振鏡周期性的掃描像平面，以犧牲時間分辨率為代價，同時獲得高的空間分辨率和角度分辨率。如圖1A和C所示。（2）如圖1B和C，不同分割孔徑上的線性相位調制對應角度分量的空間平移，使得不僅可以從角度測量之間的不一致估計空間非均勻像差，也可以通過數字平移角度圖像來校正像差。這一過程稱為數字 ...

差校準，利用衍射光學元件(DOE)、相干光纖束、神經網絡的結合，實現直徑小于0.5mm，分辨率約1um的超細內窺鏡。(1)利用CFB的記憶效應，使用靜態的DOE(雙光子聚合光刻(2-photon polymerization lithography)制造)替代SLM的動態調制來補償畸變。(2)DOE的隨機pattern將三維物體的信息編碼成二維的散斑pattern，沿著超細的CFB傳輸。基于U-Net的神經網絡對散斑pattern解碼，完成三維重建。a、DOE-Diffuser內窺鏡的方案和原理。遠端的diffuser將三維目標信息編碼為二維散斑圖案，該圖案通過CFB傳輸到近端，使用神經網絡實 ...

孿生像、多級衍射的問題。隨著納米加工技術的巨大發展，超材料和超表面引領全息圖研究以及其它研究領域進入了工程光學2.0時代。超材料由亞波長級的人造結構(artificial structure)組成，它具有新穎的功能，超出了bulk material的局限性。三維超材料的加工非常困難，因此，超表面作為光學器件在可見光區扮演著重要的角色。超表面是一種二維超材料，由亞波長納米結構組成，具有調制光的幅度、相位和偏振的能力。超表面的研究可以歸為兩類：靜態超表面和動態超表面。動態或主動超表面的設計基于使用不同的超材料和機制，如相位變化材料(phase-change material)、液晶、光誘導(lig ...

斑尺寸相當于衍射斑直徑，系統孔徑角越大，焦斑尺寸越小，功率密度越高。另一方面，當入射束腰位于透鏡物方焦面時，即x1=0，由式6得x2=0,Z2= -f^'，如上右圖所示。出射光束束腰也位于后焦面上。由式5得于是為極大值。可見，入射光束的束腰距離透鏡焦點越近，出射光束的光斑直徑越大。與前面比較可以知道，入射光束的束腰在無窮遠或位于透鏡的前焦點時，出射光束的束腰均位于像方焦點處，但光斑直徑不同，前者為極小，后者為極大，即后者出射光束的遠場發散角為極小，而且據此，透鏡的焦距f'越長，入射光束束腰ω01越小，則θ'越小，且當 ZR1 ? f'時，可使θ'小到可以 ...