Singularities in Speckled Speckle: Statistics
具有两个非常不同的相关长度的随机光场产生远场散斑，其本身是高度散斑的。我们称这种图案为斑点斑点，并使用分析理论和计算机模拟来研究它们的临界点（奇点和稳定点）。我们发现异常的临界点和数量级异常的相对数密度的空间排列，并在相关的零交叉的密度。
2008-06-23 physics.optics
Near-field Fourier ptychography: super-resolution phase retrieval via speckle illumination
实现高空间分辨率是许多成像系统的目标。设计一个在大视场范围内具有衍射极限性能的高分辨率透镜仍然是成像系统设计中的一项困难任务。另一方面，创建具有波长受限空间特征的复杂散斑图案是毫不费力的，并且可以通过简单的随机漫射器来实现。通过这种观察和近场重叠关联成像的概念的启发，我们报告了一种新的成像模式，称为近场傅立叶重叠关联成像，用于解决微观和宏观成像设置中的高分辨率成像挑战。“近场”的含义是指将物体放置在具有大菲涅耳数的短散焦距离处。在我们的实现中，我们将具有精细空间特征的散斑图案投影到物体上，而不是通过高分辨率透镜直接解析空间特征。然后，我们将物体（或斑点）平移到不同的位置，并使用低分辨率镜头获取相应的图像。一个重叠关联相位恢复过程被用来恢复复杂的目标，未知的散斑图案，并在同一时间的相干传递函数。在显微成像设置中，我们使用0.12数值孔径（NA）透镜，以实现在重建过程中的NA为0.85。在宏观摄影成像设置中，我们使用摄影镜头实现了~7倍的分辨率增益。最终可实现的分辨率不由收集光学器件决定。相反，它由散斑图案的特征尺寸确定。所报道的成像模态可以在光、相干X射线和透射电子成像系统中采用，以增加分辨率并提供对象的定量吸收和相位对比。
2019-02-09 eess.IV physics.optics
Speckled speckled speckle
散斑是当相干光从粗糙表面反射时看到的辐照度的空间波动。这是由于从表面的许多角落和裂缝反射的光在到达观测点的途中积累了巨大的差异时间延迟，跨越的时间远远超过一个光学周期。虽然连续波（cw）照明的散斑被很好地理解，但是对使用相干光的非视线（NLoS）成像的新兴兴趣已经产生了理解由多次粗糙表面反射产生的高阶散斑的需要，即，斑点斑点和斑点。此外，最近引入的相量场（$\mathcal{P}$ -field）NLoS成像--依赖于幅度调制相干照明--需要推动超越连续波场景的散斑和高阶散斑。在本文中，我们采取的第一步，在解决上述需求，使用三漫射透射几何形状，这是一个代理三反弹NLoS成像。在小扩散器的限制，我们表明，连续波和调制$n$第七阶散斑的辐照度方差一致，是普通（一阶）散斑的$(2^n-1)$倍。然而，NLoS成像的更重要的情况涉及扩展的漫反射器。对于我们的扩展漫射器透射几何，我们处理三阶连续散斑和一阶调制散斑。我们的研究结果表明，散斑是不太可能阻碍成功操作的相干照明连续波成像仪，他们建议，同样可能是真实的$\mathcal{P}$场成像仪。
2020-06-30 physics.optics
HoloChrome: Polychromatic Illumination for Speckle Reduction in Holographic Near-Eye Displays
Reality Labs Research, Meta（Meta Reality Labs 研究部）；Northwestern University（西北大学）
针对全息近眼显示器的散斑噪声问题，提出采用超快可调激光器与双SLM架构的HoloChrome框架，通过波长复用非相干平均抑散斑，可扩色域且兼容现有技术，经仿真与实验验证有效。
2024-10-31 cs.CV cs.GR eess.IV
New scattering zones in quantum speckle propagation
研究通过理论和实验证明双光子纠缠在任意传播距离的近轴演化在传统近场和远场间引入了新的菲涅尔区域，揭示了量子散斑的形状和尺寸变化规律，为量子传感与成像提供了新运行区域。
2025-07-11 physics.optics quant-ph
Diffracting and Non-diffracting random fields
我们已经产生和传播的衍射和非衍射散斑使用的完美的光学涡旋的散射。利用简单的凸透镜对近场散斑进行傅里叶变换，在近场实现了衍射散斑，在远场实现了无衍射散斑。给出了衍射散斑和无衍射散斑尺寸的精确解析表达式，并与实验结果进行了比较。我们发现实验结果与理论结果符合得很好。这些结果可能会发现在经典的密码学和通信中的应用，因为我们有变化和不变的随机场模式与传播距离。
2022-07-27 physics.optics
Machine learning meets Singular Optics: Speckle-based Structured light demultiplexing
本文提出基于散斑场和CNN的结构光解复用方法，可在高噪声、局部散斑及离轴条件下识别结构光束，摆脱直接检测对光束方向和对准的依赖。
2023-11-01 physics.optics
Nonlinear propagation of an optical speckle field
本文从理论上解释了Y. Bromberg等人，Nat.Photonics \textbf{4}，721（2010）。我们研究了聚焦和散焦的情况，并在小散斑尺寸（短相关无序光束）的限制下，提供了输出端面的强度概率分布的解析渐近线。此外，我们提供了一个简单的关系，在输入和输出的聚焦非线性波导的散斑大小。所得结果对光波导和玻色-爱因斯坦凝聚体中的非线性Hanbury Brown和Twiss干涉测量具有实际意义。
2012-02-27 physics.optics
Core shell NaErF4 at NaYF4 upconversion nanoparticles qualify a NIR speckle wavemeter by a visible CCD
散斑图案已被广泛证实可以用来重建波长信息。为了获得更高的分辨率，人们对各种光扩散波导进行了研究，重点研究了它们的波长灵敏度。然而，在成本、体积、分辨率和稳定性之间达到平衡一直是一个挑战。本工作中，我们设计了一个紧凑的圆柱形随机散射波导（CRSW）作为光扩散器，仅通过混合二氧化钛颗粒和超紫外粘合剂。散斑图案是由光在CRSW中的多次散射产生的。重要的是，将上转换纳米颗粒（UCNP）的薄层喷涂在CRSW的端面上。这允许近红外（NIR）光被转换为可见光，从而打破可见光相机在NIR范围内的成像限制。我们进一步设计了一个卷积神经网络（CNN）来识别散斑图案的波长，具有良好的鲁棒性和良好的迁移学习能力，从而实现了在1550 nm附近的20 kHz（0.16 fm）的高分辨率，耐温性为2 ℃。我们的研究结果提供了一个低成本，紧凑，简单的近红外波长计，特别是超高分辨率和良好的温度稳定性。
2021-07-19 physics.ins-det physics.optics
Exploiting speckle correlations to improve the resolution of wide-field fluorescence microscopy
荧光显微镜在纳米科学和生物科学中是不可或缺的。用荧光染料标记靶结构的多功能性允许以宽视野以亚细胞分辨率可视化结构和功能。由于衍射极限，传统的光学显微镜仅限于分辨大于200 nm的结构。通过近场和远场超分辨显微镜方法可以提高分辨率。近场方法通常具有有限的视场，并且远场方法受到所涉及的常规光学器件的限制。在这里，我们介绍了一种结合高分辨率和宽视场荧光显微镜的方法，提高了传统的光学显微镜的分辨率，通过利用散斑照明的相关性，通过随机散射的高折射率介质：散斑相关分辨率增强（SCORE）。作为测试，我们收集了100 nm直径的染料掺杂纳米球的二维荧光图像。我们证明了一个解卷积分辨率为130 nm的视野为10 × 10 $\text{μm}^2$。
2014-10-08 physics.optics
Field Correlations in Surface Plasmon Speckle
在这项工作中的电场波动的表面等离子体极化激元进行随机散射的粗糙金属表面被认为是。一个严格的封闭形式的解析表达式推导出描述在所得到的等离子体散斑图案假设统计平稳和各向同性的粗糙度的二阶相关性。部分相干平面谢尔模型源场也可以在开发的框架内描述。还讨论了三维交叉偏振度和光谱相干度的行为。推导出的表达式充分考虑了耗散在金属内的表面和源场的相关长度表现出非普遍的行为。
2019-06-08 physics.optics
Correlation Revival Eigenmodes for Differential Sensitivity in Speckle Metrology
SUPA, School of Physics and Astronomy, University of St Andrews（圣安德鲁斯大学物理与天文学学院）
本文通过传输矩阵方法设计光场，实现散射相关性复兴，减少特定参数的影响，提升散射计量的灵敏度和稳定性。
2026-04-07 physics.optics
Speckled-speckle field as a resource for imaging techniques
本研究通过数值模拟和实验表征双扩散器产生的斑纹-斑纹场，分析对比度、信噪比和分辨率，探讨超热光在成像中的潜力及其相对伪热光的局限。
2024-03-15 physics.optics quant-ph
Harnessing modal fields retrieved from speckle for multi-dimensional metrology
本研究利用少模光纤中遵循光束传播定律的模场，结合抗噪声快速模式分解技术，实现了高精度、快训练的多维散斑计量，大幅减少训练数据量与训练时长，为相关传感应用开辟新路径。
2025-09-04 physics.optics
Review of speckle-tracking algorithms for x-ray phase contrast imaging: low dose applications
本综述聚焦近场差分模式X射线散斑相位成像，梳理现有散斑跟踪算法的技术规格，对比其在不同实验条件下的性能，服务低剂量X射线相衬成像应用。
2024-04-17 physics.med-ph physics.optics
Statistical Analysis of Speckle Fields
University of Alberta（阿尔伯塔大学）；Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）
研究散斑场的统计分析，直接从激光强度场计数散斑，将其视为χ₂²随机场并施加局部最大值条件，评估多种孔径光谱理论，蒙特卡罗模拟证实该理论，有更高精度，还应用于SBS反射率模型等。
2026-07-24 physics.optics physics.plasm-ph
Mode matching in the field speckle pattern after graded-index fibers
基于强度矩方法，我们开发并实现了一种多模梯度折射率光纤中实时并行信息传输的新技术。要做到这一点，有必要在厄米-高斯基中测量模式振幅和相位的频谱。同时，测量了信息熵和空间相干度。
2020-07-17 physics.optics
Polarization Imaging of Back-Scattered Terahertz Speckle Fields
相干光学成像中观察到的散斑图案反映了散射物体的重要特征信息。为了捕获散斑图案，通常结合瑞利统计模型采用角分辨或倾斜照明几何形状。我们提出了一种便携式和手持式2通道偏振敏感成像仪器，直接解决太赫兹（THz）散斑场在并置远心背散射几何。太赫兹光的偏振态是使用两个正交的光电导天线测量的，并且可以在与样品相互作用时以太赫兹光束的斯托克斯矢量的形式呈现。我们报告的方法在表面散射从镀金砂纸的验证，表现出强烈的依赖性的偏振状态的表面粗糙度和频率的宽带太赫兹照明。我们还展示了非瑞利一阶和二阶统计参数，如偏振均匀度（DOPU）和相位差，量化的偏振的随机性。该技术提供了一种快速的宽带太赫兹偏振测量的领域，并有可能在生物医学成像的非破坏性测试的应用中检测光去偏振。
2023-02-21 physics.optics
speckle-tracking: a Software Suite for Ptychographic X-ray Speckle Tracking
近年来，X射线散斑跟踪技术已经成为波前计量和样品成像应用的可行工具。这些方法都是基于近场图像的测量。由于简单的实验装置，高角度灵敏度和兼容性与低相干源这些方法已被积极开发用于同步加速器和实验室光源。散斑跟踪技术不仅提供了高分辨率成像的潜力，而且还提供了X射线光学元件像差、焦斑轮廓以及样品位置和透射特性的快速和鲁棒的表征。为了实现这些功能，我们需要同样快速和强大的软件实现。为了满足这一需求，开发了一套软件，用于“重叠关联X射线散斑跟踪技术”--一种适用于高度发散波场的基于X射线散斑的方法。该软件套件是用Python 3编写的，具有用于GPU和多CPU核心处理的OpenCL后端。它可以作为Python模块，通过命令行或图形用户界面访问，并在GNU通用公共许可证的第3版或更高版本下作为源代码提供。
2020-03-28 eess.IV physics.optics
Speckle-based determination of the polarisation state of single and multiple laser beams
激光散斑是由光通过无序介质的多次干涉产生的。在这里，我们研究的前提下，散斑图案保留有关入射场的偏振态的信息。我们分析验证，存在一个线性关系之间的斯托克斯矢量的光和由此产生的散斑图案。因此，可以使用传输矩阵方法从散斑图案测量光束的偏振状态。我们进行了定量分析的传输矩阵方法来测量随机随时间变化的偏振态的准确性。在实验中，我们发现用150个$\times$和17个训练状态的散斑图像，可以在不确定度为0.05的情况下反演出半导体激光器输出光的Stokes参数。我们在分析和实验中表明，这种方法可以扩展到一个以上的激光场的情况下，演示了测量的斯托克斯参数的两个激光束同时从一个单一的散斑图案，并实现了相同的不确定度为0.05。
2020-03-31 physics.optics
Introducing non-local correlations into speckles
激光散斑已成为现代光学研究工具箱的基本组成部分。散斑不仅是许多成像技术的基础，而且，它们被用来产生冷原子和胶体粒子的光学势。操纵散斑图案的空间强度相关性的能力，特别是长范围（非局部）的，在许多应用中是必不可少的。然而，典型的充分发展的散斑图案仅具有由空间场相关性确定的短程（局部）强度相关性。在这里，我们从实验和理论上证明了一种通用的方法来创建充分发展的散斑与强非局部强度相关。在不改变场相关性的情况下，可以任意调整空间强度相关性的函数形式。我们的方法提供了一个通用的和实用的框架，用于增强和控制散斑图案中的非局部相关性。
2019-02-21 physics.optics
High-resolution scanning fluorescence imaging through scattering via speckle replica alignment and variance computation
Laboratoire Kastler Brossel, ENS–Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Collège de France（卡斯特尔-布罗塞尔实验室，巴黎高等师范学院-巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心，索邦大学，法兰西公学院）；State Key Laboratory of Transient Optics and Photonics, Xi’an Institute of Optics and Precision Mechanics, Chinese Academy of Sciences（瞬态光学与光子学国家重点实验室，西安光学精密机械研究所，中国科学院）
本文提出一种利用多随机照明和计算框架实现高分辨率荧光成像的方法，通过对齐局部斑点复制并计算像素方差，提升了线性和非线性荧光成像的分辨率和收敛性。
2026-03-27 physics.optics
Extrapolated speckle-correlation imaging
通过散射介质成像是一个长期存在的问题，在广泛的应用，包括生物医学，安全和天文学。散斑相关成像是有希望的非侵入性看到通过散射介质，假设平移不变性的散射过程称为记忆效应。然而，已知当介质较厚时，记忆效应受到严重限制。在这样的散射条件下，散斑相关成像是不实用的，因为散斑的相关性衰减，减小了视场。为了解决这个问题，我们提出了一种扩展单次散斑相关成像的视野的方法，通过外推有限的记忆效应的相关性。在此散射条件下，我们导出了成像模型及其反演，用于重建目标。我们的方法同时估计对象和衰减的斑点相关性的基础上的梯度下降方法。我们数值和实验证明所提出的方法重建点源散射介质后的有限记忆效应。在演示中，我们的散斑相关成像方法与最小的无透镜的光学设置实现了更大的视野相比，传统的。这项研究将使通过散射介质成像技术在各个领域更加实用。
2022-08-05 eess.IV physics.optics
Statistics of Non-Rayleigh Speckles Generated from Nonlinear Media
本文解析推导非线性介质中散斑场强度PDF，揭示聚焦与散焦Kerr非线性对局部强度、尾部及强度关联的不同影响，并验证场关联保持不变。
2025-06-14 physics.optics
Speckle-free laser imaging
许多成像应用需要越来越明亮的照明源，从而促使用发光二极管（LED）、超发光二极管（SLD）和激光器替代传统的热光源。尽管它们的亮度，激光器和SLD不适合全视场成像应用，因为它们的高空间相干性导致称为散斑的相干伪影，破坏图像形成。我们最近证明，随机激光器可以被设计成提供低空间相干性。在这里，我们利用专门设计的随机激光器的低空间相干性在显著的光学散射的设置中执行无散斑全场成像。我们定量地表明，随机激光照明产生的图像表现出更高的分辨率比空间相干照明产生的图像。通过提供强烈的激光照明而没有相干伪影的缺点，随机激光器非常适合于从全场显微镜到数字光投影仪系统的全场成像应用。
2011-10-31 physics.optics
Determining intrinsic sensitivity and the role of multiple scattering in speckle metrology
针对散斑计量领域因底层通用原理未受重视导致研究路径分散的问题，提出散斑本征灵敏度的通用衡量指标，分析多重散射的优缺点，推动散斑计量及无序光学相关领域发展。
2024-08-15 physics.optics
Near Field Speckles The Optical Theorem Revisited
零角散射波在将总消光截面（包括散射和吸收）与散射波的复振幅相关联的著名光学定理中起着重要作用。在一篇讨论光学定理实验验证可能性的权威论文中，指出光学实验很难证明。如果从粒子集合接收到的散射强度是从三维随机光栅接收到的布拉格反射，则必须同意这种说法。因此，任何角度的散射波都表现为圆形高斯过程，并且相位在区间（-π，+π）中均匀分布，因此没有给出精确零角度散射波行为的线索。因此，光学定理的证明需要区分入射波和它的弱复制品，并测量两者之间的相位。在我的博士论文中，近场散射方法被用来确定散射波的这种难以捉摸的相位。在确定了散射波的相位后，还可以尝试用实验验证光学定理。此外，该方法还可以生成动态散射数据;它提供了一种优雅而有效的方法来过滤掉杂散的多次散射伪影，因此即使在多次散射猖獗时也可以使用该方法。
2018-01-12 physics.optics
Generating non-Rayleigh speckles with tailored intensity statistics
我们实验产生的散斑图案与非瑞利强度统计使用相位空间光调制器。通过在输入光场中引入高阶相关性，我们在保持图案的颗粒结构的同时重新分配散斑颗粒之间的强度。我们的方法是通用的，并允许以受控的方式生成具有增强或减弱的对比度的散斑图案。
2014-03-20 physics.optics quant-ph
Hyperuniformity in amorphous speckle patterns
超均匀结构具有限制和驱动光的能力，尽管它们的制造极具挑战性。在这里，我们证明了由随机排列的贝塞尔光束源的叠加获得的散斑图案可以用来产生hyperuniform标量场。通过利用激光与空间滤波器定制，我们实验产生（不需要任何计算能力）的散斑图案具有最大值对应于超均匀分布的位置。通过适当地滤除来自相同散斑图案的强度波动，可以检索满足超均匀性要求的强度轮廓。我们的研究结果得到了广泛的数值模拟的支持。
2018-03-26 physics.optics
Combined optimization ghost imaging based on random speckle field
针对鬼成像需大量测量数据、分辨率低且重建慢的问题，提出结合QR分解等正交方法与Kronecker积的散斑图案优化方案，以提升成像效率与质量。
2024-03-06 eess.IV physics.optics
Speckle Optical Tweezers: Micromanipulation with Random Light Fields
目前的光学操纵技术依赖于精心设计的装置和样品。虽然在研究实验室中通常满足类似的条件，但当环境没有得到很好的控制和先验已知时，操纵微粒仍然是一个挑战，因为光学缺陷和散射限制了这种技术在现实生活中的应用，例如在生物医学或微流体应用中。尽管如此，无序结构对相干光的散射会产生散斑，这是一种具有明确统计特性的随机衍射图案。在这里，我们通过实验演示了散斑场如何成为一种多功能工具，以有效地执行基本的光学操作任务，如捕获，引导和排序。我们预计，这些简单的“斑点光镊”将大大拓宽现实生活中的应用光学操纵的前景。
2014-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effects of Quantum Noise and Source Blurring on Dark-Field Signal Retrieval in X-ray Speckle-Based Imaging
University of Houston（休斯顿大学）
本文研究量子噪声与源模糊对X射线散斑成像暗场信号检索的影响，评估LCS和XST-XSVT两种框架的鲁棒性，明确其在光子匮乏和源模糊下的性能差异，为相关系统建立操作边界并指导算法优化。
2026-08-26 eess.IV eess.SP physics.ins-det
Tracking Single Particles using Surface Plasmon Leakage Radiation Speckle
小的生物颗粒如蛋白质或病毒的无标记跟踪在生物过程的研究中具有很大的实用性，然而，这种实验经常受到弱信号强度和对散射杂质的敏感性的阻碍。为了克服这些问题，我们在这里提出了一种新的技术，利用增强的灵敏度的干涉检测和表面等离子体激元的强场限制。具体而言，我们表明，由分析物颗粒和散斑参考场，来自随机散射的表面等离子体激元在粗糙的金属膜上传播的散射场之间的干扰，使粒子跟踪与亚波长精度。我们提出了我们的技术的分析框架，并通过蒙特卡罗模拟验证其对噪声的鲁棒性。
2020-11-19 physics.optics
Wide field fluorescence epi-microscopy behind a scattering medium enabled by speckle correlations
荧光显微镜被广泛用于生物成像，然而，从组织的散射强烈限制了其适用于浅深度。在这项工作中，我们适应的方法，灵感来自恒星散斑干涉，并利用光学记忆效应，使荧光显微镜通过混浊层。我们证明了有效的重建微米大小的荧光物体背后的散射介质落射显微镜，并研究这种成像方式（放大率，视场，分辨率）的特异性相比，传统的显微镜。使用修改后的相位恢复算法从散斑图像重建荧光物体，我们表现出强大的重建，即使在相对较低的信号噪声条件。这种模式特别适合于在生物介质中成像，已知生物介质表现出与数十微米尺寸的视场兼容的相对大的光学存储范围，以及与数十纳米宽度的发射荧光光谱兼容的大光谱带宽。
2018-02-25 physics.bio-ph physics.optics
Superresolving second-order correlation imaging using synthesized colored noise speckles
我们提出了一种新的方法来合成非平凡的散斑，可以实现超分辨二阶相关成像。通过振幅调制将蓝噪声谱引入到输入光场中，散斑在空间光强起伏中获得独特的反相关性。用蓝色噪声散斑图照射物体可以导致亚衍射极限成像系统，其分辨率比一阶成像高三倍以上，这与热光的九阶相关成像的分辨率相当。我们的方法开辟了一条新的途径，通过定制输入光场的振幅非平凡散斑生成，并提供了一个通用的方案，用于构建超分辨成像和显微镜系统，而无需调用复杂的高阶相关性。
2021-02-11 eess.IV physics.optics
Brownian Motion in a Speckle Light Field: Tunable Anomalous Diffusion and Deterministic Optical Manipulation
粒子在随机势中的运动发生在几种自然现象中，从生物细胞内细胞器的移动到星系内恒星的扩散。在随机光学势中运动的布朗粒子与散斑有关，即，由随机介质对相干光的散射产生的复杂干涉图案，为研究这种现象提供了理想的介观模型系统。在这里，我们推导出一个理论的布朗粒子在斑点的运动，特别是，我们确定其普遍的特征时间尺度杠杆上的散斑的普遍性质。这种理论上的洞察力使我们能够确定几个有趣的未探索的现象和应用。作为前者的一个例子，我们显示了从亚扩散到超扩散连续调谐反常扩散的可能性。作为后者的一个例子，我们展示了利用散斑记忆效应来执行一些基本的确定性光学操纵任务的可能性，例如通过采用随机散斑来进行引导和分类，这可能会通过提供简单且具有成本效益的技术来拓宽现实生活中应用的光学操纵的前景。
2013-09-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.optics
Low-spatial coherence electrically-pumped semiconductor laser for speckle-free full-field imaging
激光源的空间相干性由于相干伪影（诸如散斑）而限制了它们在并行成像和投影中的应用。相比之下，传统的非相干光源（诸如热源或发光二极管（LED））提供每独立空间模式相对低的功率。在这里，我们提出了一个芯片级，电泵浦半导体激光器的基础上的一种新的设计，展示了高功率每模式与低得多的空间相干性比传统的激光源。激光谐振腔的制造与混沌，D形腔优化，以实现高度多模激射。激光在约1000个模式中同时且独立地发生，因此总发射表现出非常低的空间相干性。利用混沌腔激光器作为照明光源，实现了无散斑全场成像。样品照明的每种模式的功率比LED或热光源高几个数量级。这种紧凑、低成本的光源结合了LED的低空间相干性和激光的高光谱辐射率，可以实现广泛的高速、全场成像和投影应用。
2014-10-05 physics.optics
A narrow-band speckle-free light source via random Raman lasing
目前，不存在既窄带又无斑点且具有足够亮度用于全场成像应用的光源。发光二极管（LED）是优异的空间非相干光源，但是宽为数十纳米。另一方面，激光器可以产生非常窄带的光，但是具有高的空间相干性，这导致散斑图案使图像失真。在这里，我们建议使用随机拉曼激光发射作为一种新的光源，能够提供短脉冲窄带无散斑照明成像应用。
2015-05-26 physics.optics
Creating and Controlling Complex Light
随机光场-通常称为散斑-展示了瑞利强度统计，并且仅具有局部相关性：这些相关性发生在单个散斑颗粒内。在这项工作中，我们开发了一种实验方法，定制的强度概率密度函数（PDF）的散斑图案，同时引入非局部的散斑颗粒之间的空间相关性。定制的散斑图案的各种家庭-由我们的方法创建-可以表现出根本不同的拓扑结构，统计数据和可变程度的空间秩序。然而，不管它们的不同统计特性如何，所有这些散斑都是通过利用空间光调制器将高阶相关性适当地编码到单色激光束的相前中来创建的。除了我们的实验演示，我们探索的强度PDF和空间强度相关性可以同时在一个散斑图案的程度上的理论和实践的限制。这项工作提供了一个通用的方法，用于创建复杂的光场和控制其统计特性，在显微镜，成像和光学操作的各种应用。
2019-11-14 physics.optics
Defocus-integration Interferometric Scattering Microscopy for Speckle Suppression and Enhancing Nanoparticle Detection on Substrate
本文提出离焦积分 iSCAT 技术，利用纳米颗粒与基底表面起伏散射相位的对称性差异抑制散斑，将纳米颗粒探测信噪比提升 6.9 dB，并验证其对不同材料和基底折射率的普适性。
2024-02-26 physics.optics
Tracking moving objects through scattering media via speckle correlations
散射可以迅速降低我们形成光学图像的能力，以至于只能测量斑点状图案。通过强散射障碍物进行真正的非侵入性成像是困难的，并且通常依赖于计算密集的数值重建。在这项工作中，我们表明，通过结合在不同的时间测量的散斑图案的互相关，它可以跟踪一个移动的物体，以最小的计算工作量，并在一个大的视野。
2022-02-22 eess.IV physics.optics
Harnessing speckle for a sub-femtometre resolved broadband wavemeter and laser stabilization
光的波长的精确测定和控制是许多科学领域的基础。由无序介质中的多次反射干涉产生的散斑图案通过复杂但线性的过程扰乱光的信息内容。然而，事实上，这些图案包含了非常丰富的关于照明源的信息。我们使用光纤耦合积分球产生波长相关的散斑图案，结合基于传输矩阵法和主成分分析的算法，实现宽带和灵敏的波长计。我们展示了在780 nm的中心波长和广泛的校准测量范围从488到1064 nm的亚飞秒波长分辨率。这与传统波长计的性能相当或超过传统波长计的性能。使用这种散斑波长计作为反馈回路的一部分，我们稳定了780 nm的二极管激光器，以实现优于1 MHz的线宽。
2017-06-06 physics.atom-ph physics.ins-det physics.optics
Speckles generated by skewed, short-coherence light beams
当相干激光束照射在随机样品（例如胶体悬浮液）上时，散射光表现出特征散斑。如果光源的时间相干性太短，则散斑消失，以及执行零差或外差散射检测或光子相关光谱的可能性。在这里，我们研究了所谓的“偏斜相干光束”的散射，即，修改的短相干光束，使得场在相对于波前偏斜的板内是相干的。我们表明，这样的光束产生的散斑，可用于外差散射检测，尽管它的时间短的相干性。当应用于相当混浊的样品时，该技术具有抑制散射信号的多次散射贡献的显著优点。这种现象为测量连续波或脉冲光束的相干偏度提供了一种非常有效的方法。另一个应用领域涉及X射线。散斑的观测通常局限于同步辐射和自由电子激光。我们的实验表明，只要相干性适当倾斜，也可以使用短相干X射线源，无需单色仪过滤。这种技术还将使得能够利用标准短相干光源进行外差散射检测。
2011-11-04 physics.optics
Ptychographic X-ray Speckle Tracking
提出了一种通过跟踪投影全息图中散斑的相对运动来测量波前相位梯度的方法。通过消除获得样品的未失真参考图像的需要，该方法适用于高度发散波场的计量。这样的波场允许大的放大因子，根据当前的成像能力，这将允许纳米弧度角灵敏度和纳米尺度样品投影成像。重建算法和成像几何形状几乎与重叠关联成像相同，除了样品放置在光束焦点的下游并且没有明确考虑相干传播。与其他X射线散斑跟踪方法一样，它对低相干X射线源具有鲁棒性，适用于实验室X射线源。同样地，它对于配准的样本位置中的误差是鲁棒的，使得它适合于X射线自由电子激光设施，其中光束指向波动对于波前计量可能是有问题的。我们还提出了一个修改后的形式的斑点跟踪近似，基于二阶局部展开的菲涅耳积分。这一结果扩展了散斑跟踪近似的有效性，并可用于该领域的类似方法。
2020-03-28 eess.IV physics.optics
Experimental study of speckle patterns generated by low-coherence semiconductor laser light
散斑是一种波动干涉现象，在光学、流体力学、声学等领域都有广泛的研究。散斑图案包含干涉波的光谱信息，以及产生图案的散射介质的光谱信息。在这里，我们实验研究由两种类型的半导体激光器：传统的激光二极管，在那里我们诱导低相干发射光反馈或泵浦电流调制，和耦合纳米激光器发射的光所产生的散斑图案。在这两种情况下，我们分析各自的散斑图案的强度统计，以检查光的相干程度。我们表明，散斑分析提供了一种非光谱的方式来评估的相干性的半导体激光器光。
2020-06-04 nlin.PS physics.data-an physics.optics
Universal sensitivity of speckle intensity correlations to wavefront change in light diffusers
在这里，我们提出了一个概念的基础上实现的复杂介质可以用作一个简单的干涉仪。当入射相干光束通过光漫射器时，可以通过分析散斑图案的变化来检索入射相干光束的波前变化。我们证明了散斑图案的空间强度相关性与光漫射体无关，并且仅由入射光束的相位变化决定。利用随机矩阵理论的数值模拟和实验压力驱动的波前变形装置，使用微流体通道，我们从理论和实验上证实了散斑强度相关性的普遍敏感性，这是由于光场相关性的守恒，尽管多次光散射。这项工作表明，一个复杂的介质是一个简单的干涉仪，并提供了机会，以取代复杂的参考光束辅助干涉仪与一个简单而紧凑的散射层在计量，分析化学和生物医学的各种应用。
2016-10-05 physics.optics
Manipulating the transmission matrix of scattering media for nonlinear imaging beyond the memory effect
散射介质的透射矩阵（TM）的测量对于成像是非常感兴趣的。它可以通过使用内部参考波前的干涉测量法直接获得。不幸的是，内部参考场被介质散射，这导致散斑，使得TM测量在输出视场上不均匀。我们演示了如何使用TM的固有特性来校正这种效应。对于薄散射介质，我们利用介质的记忆效应和参考散斑来创建校正的TM。对于高散射介质的记忆效应可以忽略不计，我们使用互补的参考散斑组成一个新的TM，不妥协的散斑参考了。利用这种校正，我们证明了大视场的二次谐波产生成像通过厚的生物介质。
2019-04-24 physics.optics
Speckle suppression in digital in-line holographic microscopy through liquid crystal dynamic scattering
本文提出利用掺杂两性离子的液晶动态散射体作为扩散器，在最小改装的明场显微镜中主动调制空间相干性，实现同轴全息成像的散斑抑制，兼具高分辨率与系统简洁性。
2025-08-21 physics.optics
Acousto-optic tomography beyond the acoustic diffraction-limit using speckle decorrelation
声光层析成像（AOT）通过散射光的局部超声调制实现散射样品内部深处的光学对比成像。然而，AOT的分辨率固有地受到超声焦点尺寸的限制，从而禁止微观调查。在过去的几年里，数字波前整形领域的进步已经允许开发新的方法来克服AOT的声学分辨率限制。然而，这些新颖的方法需要在样本散斑去相关时间内执行数千次波前测量，限制了它们对静态样本的应用。在这里，我们表明，它是可能的，通过利用散斑去相关的自然动力学，而不是试图克服它们，超过与传统的AOT系统的声学分辨率限制。我们实现这一点，通过适应超分辨率光学波动成像（SOFI），最初开发的闪烁荧光团成像的原则，AOT。我们表明，自然波动的光学散斑颗粒可以作为闪烁的荧光团的类似物，使超分辨率波动的声光信号的统计分析。
2018-12-11 physics.optics
Sub-acoustic resolution photoacoustic imaging through scattering layers using speckle correlations
University of Birmingham（伯明翰大学）；University College London（伦敦大学学院）；University of Twente（特温特大学）
本文提出利用相干散射光产生的照明模式相关性，克服传统光电成像的分辨率限制，实现亚声学分辨率为11微米的高分辨率成像。
2026-04-27 physics.optics
Speckle-correlation imaging through a kaleidoscopic multimode fiber
本研究利用方芯多模光纤的万花筒式记忆效应，通过平移输入散斑图案并测量荧光强度，在无光纤先验知识下重建图像，为柔性微创内窥镜的开发提供了新策略。
2023-06-26 physics.optics
Multimodal Intrinsic Speckle-Tracking (MIST) to extract rapidly-varying diffuse X-ray scatter
本文扩展了多模态本征散斑跟踪（MIST）形式体系，消除了漫射暗场信号须空间缓慢变化的限制，从而能更准确地提取快速变化的X射线散射信号，提升了图像质量并促进了多领域应用。
2023-02-05 physics.med-ph physics.optics
Phase-resolved wide-field CARS microscopy with speckle illumination
Aix Marseille University, CNRS, Centrale Med, Institut Fresnel（艾克斯-马赛大学、法国国家科学研究中心、中央理工-马赛学院、菲涅耳研究所）；Institut Universitaire de France (IUF)（法兰西学院）；Morgridge Institute for Research（莫格里奇研究所）；XLIM, CNRS UMR 7252, Université de Limoges（XLIM实验室、法国国家科学研究中心UMR 7252、利摩日大学）
本文提出一种结合高功率OPA、散斑照明和QLSI的相位分辨宽场高光谱CARS显微镜，抑制非共振背景，实现大视场快速成像，并用于微塑料和肝脏脂肪变性成像。
2026-10-01 physics.optics
Spatial coherence of light inside three dimensional media
散斑可能是光在无序介质中最基本的干涉效应，引起了迷人的物理现象，并使成像，光谱学或密码学等应用成为可能。虽然在样品外部形成的散斑很容易测量和分析，但由于物理访问的明显问题，在随机介质内部形成的真正的大块散斑很难直接调查。此外，对其进行适当的理论描述也带来了巨大的挑战。在这里，我们报告的第一个直接测量的强度相关性的光在无序介质中，使用嵌入的DNA串装饰与发射器分开一个受控的纳米距离。我们的方法提供了在现场访问的基本属性散装散斑作为其大小和偏振自由度，这两者都被发现偏离理论预测显着。解释的偏差，通过与严格的数值计算比较，在偏振分量和非普遍的近场贡献在纳米尺度之间的相关性。
2020-12-09 physics.optics
