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
Overcoming the acoustic diffraction limit in photoacoustic imaging by localization of flowing absorbers
散射介质内部光声成像的分辨率受到声衍射极限的限制。在这项工作中，从超分辨率成像技术的灵感开发，以击败光学衍射极限，我们证明，本地化的个人光学吸收可以提供超分辨率光声成像远远超出了声学衍射极限。作为原理验证实验，当吸收珠流过通道时，用15 MHz线性CMUT阵列获得微流体通道的光声横截面图像。单个吸收体的定位允许通过以优于$λ/10$的精度重建通道宽度和位置来获得通道的超分辨横截面图像。考虑到内源性吸收剂（如红细胞）或外源性特定造影剂的离散性质，定位是推动光声成像的当前分辨率极限的有前途的方法。
2017-07-23 physics.optics
Multidetection scheme for transient-grating-based spectroscopy
本文提出一种结合瞬态光栅光谱与时间分辨磁偏振测量的多功能泵浦-探测方案，用于在宽时间尺度上研究Ni薄膜的声学和磁化动力学。
2023-11-09 physics.optics
Optical wave splitting due to transient energy convection between the pump and Stokes waves in stimulated Brillouin scattering
本文从理论上证明了在受激布里渊散射中，光波和声波在介质的不同点上可以同时发生受激Stokes散射及其逆过程，从而导致泵浦波和Stokes波之间的能量流动是瞬态的和交替的。此外，还发现在三波耦合过程中，受激Stokes散射及其逆过程总体上交替占主导地位，但由于声子寿命有限，最终的净能量流必须是从泵浦波到Stokes波。当三种波中的任何一种发生$π$相移时，抽运波和斯托克斯波之间的能量流动方向将转向相反的方向。因此，我们认为，泵浦波和Stokes波之间的瞬态能量对流会导致输出泵浦脉冲和Stokes脉冲的光波分裂，并且由于能量回流可以为Stokes波和声波提供额外的耗散以实现增益-损耗平衡，因此也是产生布里渊孤子的原因。
2017-08-16 physics.optics
Acoustic cloaking and imaging using complementary media
Yun lai等[PRL 102，093901]基于互补介质的概念提出了一种在壳体外实现目标隐身的方案，我们将其推广到声波中，并数值演示了如何利用互补介质实现声隐身和成像。
2009-05-21 physics.class-ph physics.optics
Super-resolution photoacoustic fluctuation imaging with multiple speckle illumination
在深层组织光声成像中，空间分辨率固有地受到声衍射的限制。此外，由于超声衰减随频率增加，分辨率通常与穿透深度相权衡。在这里，我们报告的超分辨率光声成像使用的多重散斑照明。具体而言，我们表明，光声图像的二阶波动的分析结合图像去卷积，使解决光学吸收结构超出了声衍射极限。实验证明，分辨率几乎增加了2倍。我们的方法引入了一个新的框架，可能会导致深层组织光声成像与亚声分辨率。
2015-08-06 physics.optics
Compressive imaging of transient absorption dynamics on the femtosecond timescale
飞秒光谱是一种重要的工具，用于跟踪快速光诱导过程中的各种材料。在空间上映射样品中的过程将大大扩展该方法的能力。然而，由于必须使用低噪声检测并保持可行的数据采集时间，这是难以实现的。在这里，我们展示了实现的成像泵浦探测设置，具有分100 fs的时间分辨率，通过一个简单的修改标准的泵浦探测技术，使用随机结构的探测光束。由漫射器制成的结构化光束使我们能够基于压缩传感的概念计算重建瞬态吸收动力学的地图。我们在两个原理验证实验中展示了该装置的功能，我们实现了20 μm的空间分辨率。所提出的概念提供了一个可行的路线成像，使用泵浦探测技术和超快光谱一般。
2019-01-15 physics.optics
Super-resolution photoacoustic imaging via flow induced absorption fluctuations
在深部组织光声成像中，空间分辨率固有地受到声波波长的限制。我们提出了一种方法，通过利用样品吸收分布的时间波动，如流动颗粒引起的，超过声衍射极限。除了增强的分辨率，我们的方法本质上提供了背景减少，并可以实现与任何传统的光声成像系统。相当大的分辨率增加是可能的，通过适应概念从超分辨率光学波动成像（SOFI）闪烁的荧光分子，流动的声发射器。通过将SOFI数学分析推广到复值信号，我们证明了超分辨光声图像不受带限检测引起的振荡的影响。所提出的技术具有无造影剂微血管成像的潜力，因为红细胞提供了自然波动吸收的强大内源性来源。
2017-05-29 physics.optics
Comparison between Grating Imaging and Transient Grating Techniques on Measuring Carrier Diffusion in Semiconductor
利用光干涉产生光栅的光栅技术已被广泛应用于半导体中载流子和声子输运的测量。本文比较了瞬态光栅衍射、瞬态光栅外差和光栅成像三种瞬态光栅技术，并利用它们测量了GaAs/AlAs超晶格中的载流子扩散系数。为每种技术构建理论模型来提取载流子扩散系数，并且从所有三种技术的结果是一致的。我们的主要发现是：（1）瞬态光栅外差法和光栅成像法所得到的瞬态透射率变化是相同的，即使这两种技术源于不同的探测原理;（2）采用变速箱变化检测（外差放大）代替纯衍射，光栅成像技术（瞬态光栅外差）在信号强度上比瞬态光栅衍射具有压倒性的优势，信号强度比为315：1（157：1）。
2018-05-03 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Frequency-Modulated Magneto-Acoustic Detection and Imaging: Challenges, Experimental Procedures, and B-Scan Images
磁声断层扫描结合了近场射频（RF）和超声，旨在创建一种安全，高分辨率，高对比度的混合成像技术。我们提出了连续波磁声成像技术，提高信噪比和/或降低所需的峰均激励功率比，使进一步的集成和更大的视野可行。这种方法依赖于RF激励和通过洛伦兹力相互作用产生的超声之间的相干性，这已经被我们以前的工作所证实。我们提供了详细的方法，澄清实验的细节，并解释如何验证磁声现象的存在。获取示例磁声B扫描图像，以便说明磁声断层摄影在突出显示电导率改变的边界（例如在不同组织之间）方面的能力。
2016-02-22 physics.med-ph physics.optics
Controlling light in scattering media noninvasively using the photo-acoustic transmission-matrix
光学波前整形已经成为一种强散射介质中操纵光的有力工具。它能够在传统显微镜技术无法实现的深度进行衍射限制聚焦和成像。然而，尽管迄今为止大多数波前整形工作都利用了直接接近目标或植入探针的方法，但挑战在于将其非侵入性地应用于复杂样品中。超声标记技术最近已被证明，但这些需要一个连续的逐点采集，成像应用的一个主要缺点。在这里，我们介绍了一种新的方法来非侵入性地测量散射介质内的光传输矩阵，利用光声效应。我们的方法允许第一次同时歧视，本地化，并选择性地将光聚焦在散射样品内的多个目标上，以及恢复和利用散射介质的特性。将传输矩阵的强大方法与光声成像的优点相结合，开辟了利用内源性光学对比度进行深层组织成像和光传输的途径。
2013-05-27 physics.optics
Time-resolved infrared photothermal imaging: From transient observations towards the steady-state
Vrije Universiteit Amsterdam（阿姆斯特丹自由大学）
本文利用宽场光瞬态全息术实现皮秒至数十纳秒时间分辨的红外光热成像，揭示瞬态相移与热膨胀动力学，连接光声与光热机制，为优化成像技术及发展超分辨和刚度成像提供新途径。
2026-09-22 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
Photo-strobo-acoustic Imaging at the Microscale by Laser-Induced Ultrasound
微流体技术和光学流体表征技术的组合最近已被应用于生产芯片实验室系统。在目前的工作中，结合成像技术称为光声成像（PAI）和微流控技术实现获得微尺度成像。激光诱导的超声波信号进行了测量，从一个简单的T型连接微流控系统中产生的微滴。作为上述技术的组合的结果，产生单脉冲激光图像，从而允许获得微滴的几何信息及其空间位置。
2023-03-27 physics.app-ph physics.optics
Super-resolution photoacoustic imaging through a scattering wall
通过不透明、高散射壁成像是一种长期追求的能力，在各种领域都有潜在的应用。使用波前整形来补偿散射作为解决这个问题的潜在方案引起了人们的新兴趣。任何成像技术的实用性的关键是聚焦光而不直接进入散射壁后面的能力。在这里，我们解决这个问题，使用光声反馈波前优化。通过将超声换能器对所生成的光声波的空间非均匀灵敏度与光学模式之间的进化竞争相结合，散斑场形成显著小于用于反馈的声焦点的单个高强度焦点。值得注意的是，该方法不受形成亚声学光学焦点的吸收体的尺寸限制。我们展示了散射介质后面的成像，其信噪比（SNR）提高了10倍，亚声分辨率提高了5到6倍。这里提出的结果开辟了机会，三维成像应用在扩散制度以外的声波衍射有限的分辨率，包括医学成像，光热治疗，神经科学和光遗传学。
2013-10-21 physics.optics
Transient vibration imaging with time-resolved synthetic holographic confocal microscopy
介绍了一种基于合成光学全息的共焦显微动态相位成像新方法。通过将检测器信号时间解复用成一系列全息图，我们在由光电检测器和数字化仪确定的带宽下直接在时域中记录时间分辨的相位图像。我们证明了我们的方法，在原子力显微镜悬臂梁与100 ns的时间分辨率的瞬态振动的光学成像，并观察与宽带机械脉冲激发后的悬臂梁表面的动态变形。在4.2分钟内获得的单个数据集的时间傅立叶变换产生所有激发的面外振动模式的频率和模式分布，具有亚皮米的垂直灵敏度和亚微米的横向分辨率。我们的方法有可能在纳米和皮秒尺度的时间分辨率的微机械系统的瞬态和光谱振动成像。
2019-04-08 physics.app-ph physics.optics
Imaging transverse modes in a GHz surface acoustic wave cavity
本文提出一种基于光纤的扫描迈克尔逊干涉仪，结合外差电路，实现对 GHz 表面声波腔中横向模式的空间分辨成像，揭示了频率重叠的横向模式及其叠加现象。
2024-08-21 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Photoacoustic imaging beyond the acoustic diffraction-limit with dynamic speckle illumination and sparse joint support recovery
在深部组织光声成像中，空间分辨率固有地受到声波波长的限制。最近，它被证明是可能的，通过分析在一组未知的斑点照明模式下获得的光声图像中的波动超过声衍射极限。在这里，我们的目的是一种方法，以提高重建保真度和分辨率，同时通过利用压缩感知计算重建框架减少采集图像的数量。该方法考虑了系统响应的先验知识和目标结构的稀疏性。我们提供了该方法的原理实验证明，并证明了当使用散斑波动和对象先验时，可以获得更好的性能。我们数值研究的预期性能的测量信噪比和样本的空间稀疏性的函数。所提出的重建框架可以应用于分析现有的光声实验数据包含动态波动。
2019-06-13 cs.IT math.IT physics.optics
Time-domain Brillouin scattering theory for probe light and acoustic beams propagating at an angle and acousto-optic interaction at material interfaces
本研究建立了成角度传播的相干声脉冲与光脉冲束的时域布里渊散射理论，揭示了声致波包特征的影响因素与界面处的瞬态动力学，表明单点实验可同时确定掩埋界面的深度与取向。
2023-07-20 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Optomechanical transducers for gigahertz frequency ultrasound imaging
Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）；James C. Wyant College of Optical Sciences, University of Arizona（亚利桑那大学詹姆斯·C·怀安特光学学院）；Electrical, Computer and Energy Engineering, University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校电气、计算机与能源工程学院）
介绍纳米光机械腔换能器平台用于在水溶液中产生和检测亚微米声波，通过有限元建模和耦合微分方程分析信号路径，为光机械超声系统发展提供路径。
2026-10-14 physics.app-ph physics.optics
Non-line-of-sight imaging with arbitrary relay surface geometries via 3D Gaussian Transient Rendering
Department of Precise Instrument, Tsinghua University（清华大学精密仪器系）；Department of Electrical Engineering, City University of Hong Kong（香港城市大学电子工程系）；Yau Mathematical Science Center, Tsinghua University（清华大学姚期智科学中心）
针对非视距成像中中继曲面形状任意且采样稀疏的问题，提出一种无几何假设的LOS引导NLOS成像方法，利用3D高斯原语和可微分瞬态渲染实现端到端优化，在真实数据上达到最先进的重建保真度。
2026-06-23 cs.CV physics.optics
Real-space imaging of acoustic plasmons in large-area CVD graphene
本研究利用近场散射显微镜首次实现了大面积CVD石墨烯中声学等离激元的实空间成像，发现其相比表面等离激元束缚更强且阻尼更低，为大面积中红外光电器件提供了卓越平台。
2020-09-03 cond-mat.other physics.app-ph physics.optics
Imaging Gigahertz Zero-Group-Velocity Lamb Waves
我们的图像GHz零群速度（ZGV）兰姆波在时域中的超快光学技术，揭示了他们的平稳性和他们的声能本地化在两个维度。声场成像到微米分辨率的纳米级双层组成的氮化硅板涂有钛膜。时间和时空傅立叶变换与涉及光泵浦和探测光束的强度调制的技术相结合，可以访问任意的声学频率，允许ZGV模式被隔离。的双层系统的色散曲线提取连同Q因子和第一ZGV模式的寿命。应用包括测试结合的纳米结构。
2019-01-07 physics.app-ph physics.optics
Bond-Selective Transient Phase Microscopy
相衬显微镜将由透明的、未标记的样品引入的光学相位转换成强度图像中的调制。现代相位成像技术能够量化视场中每个点的相移，从而实现材料和生命科学中的非破坏性应用。然而，这些吸引人的特征伴随着分子信息的缺乏。为了满足这一差距，我们开发了一种键选择性瞬态相位（BSTP）显微镜，使用红外吸收激发分子振动，从而导致通过定制的相位显微镜检测到的光学相变。通过使用脉冲泵浦和探测激光器，我们实现了高光谱保真度，亚微秒的时间分辨率，亚微米的空间分辨率为50帧/秒的BSTP成像，仅受相机传感器的限制。我们的方法将缺失的分子键信息与定量相联系起来，这为生物学和材料科学中的光谱成像铺平了新的道路。
2018-11-27 physics.bio-ph physics.optics
Attosecond Transient Absorption Spooktroscopy: a ghost imaging approach to ultrafast absorption spectroscopy
最近，X射线自由电子激光（XFEL）产生的孤立阿秒脉冲的演示为在X射线波长下探测超快电子动力学提供了可能性。探测超快动力学的一种已建立的实验方法是X射线瞬态吸收光谱，其中X射线吸收光谱通过扫描中心光子能量并记录所得的光产物来测量。阿秒脉冲固有的频谱带宽与通常探测的谐振特征相比是宽的，这通常排除了在阿秒体制中应用这种技术。在本文中，我们提出并证明了一种新的技术进行瞬态吸收光谱与宽带阿秒脉冲的鬼成像的帮助下，恢复子带宽的分辨率在基于光产物的吸收测量。
2019-09-16 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
Seeing Around Corners with Edge-Resolved Transient Imaging
Boston University（波士顿大学）；Charles Stark Draper Laboratory, Inc.（查尔斯·斯塔克·德雷珀实验室公司）；Heriot-Watt University（赫瑞瓦特大学）；University of South Florida（南佛罗里达大学）；University of Toulouse（图卢兹大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
非视线（NLOS）成像是一个快速发展的领域，寻求形成视野外的物体的图像，在搜索和救援，侦察，甚至医学成像的潜在应用。NLOS成像的关键挑战是漫反射在所有方向上散射光，导致弱信号和方向信息的丢失。为了解决这个问题，我们提出了一种方法，看到周围的角落，从垂直边缘和纵向分辨率从脉冲光源的时间响应的角度分辨率。我们介绍了一种采集策略，场景响应模型和重建算法，使形成的2.5维表示-平面图加高度-和180 $^{\circ}$的大规模场景的视野（FOV）。我们的实验证明了精确的重建隐藏的房间高达3米，在每个维度。
2020-02-17 cs.CV eess.IV physics.optics
Efficient Non-Line-of-Sight Imaging from Transient Sinograms
Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）
非视线（NLOS）成像技术使用从可见表面漫反射的光（例如，墙），以查看周围的角落。一种方法涉及使用脉冲激光和超快传感器来测量多重散射光的传播时间。与现有的NLOS技术，一般需要密集的光栅扫描点在整个中继墙，我们探索一种更有效的形式的NLOS扫描，减少采集时间和计算要求。我们提出了一个圆形和共焦非视线（C2NLOS）扫描，涉及照明和成像的一个共同点，并沿着墙壁的圆形路径扫描这个点。我们观察到：（1）这些C2NLOS测量包括正弦曲线的叠加，我们将其称为瞬态正弦图，（2）存在将这些正弦曲线测量变换为隐藏散射体的3D位置或隐藏对象的NLOS图像的计算上有效的重建过程，以及（3）尽管在比先前方法少一个数量级的测量上操作，这些C2NLOS扫描提供了关于隐藏场景的足够信息，以解决这些不同的NLOS成像任务。我们从模拟和真实的C2NLOS扫描结果。
2020-08-06 cs.CV cs.GR eess.IV
Quantitative optical imaging method for surface acoustic waves using optical path modulation
针对表面声波振幅定量测量手段少、分析复杂的问题，提出基于光程调制的直接光学检测方法，可在散粒噪声受限条件下反演光斑处表面斜率与位移。
2023-04-24 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Frequency domain laser ultrasound microscopy for nanometric layer thickness imaging with GHz elastic plate resonances
Research Center for Non-Destructive Testing GmbH（无损检测研究中心有限公司）；Qorvo, Inc.（Qorvo公司）；Johannes Kepler University（约翰内斯·开普勒大学）
本文提出利用GHz弹性板共振的频域激光超声显微技术实现纳米级层厚成像，通过数值校准获得定量高度信息，验证了亚纳米深度分辨率和微米级横向分辨率。
2025-12-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.class-ph
