Comprehensive deep learning model for optical holography
全息术是一种重要的工具，用于从显微镜、太阳能、成像、显示到信息加密的各种应用中。全息图像的生成和使用当前算法从全息图像重构物体/全息图信息是耗时的过程。需要通用的、快速的同时精确的方法来计算在多个观察平面处执行彩色成像的全息图，并从全息图像重建物体/样本信息，以广泛地容纳光学全息图。在这里，我们专注于通过深度学习模型DOENet在多个观察平面和颜色上生成全息图像的光学全息图的设计。DOENet产生的光学全息图，显示多任务性能的多路复用彩色全息图像平面通过调整全息结构。此外，我们的深度学习模型从强度全息图像中检索对象/全息图信息，而不需要来自强度图像的相位和振幅信息。我们表明，重建的对象/全息图显示出良好的协议与地面真理。DOENet不需要物体/全息图信息的迭代重建，而传统的物体/全息图恢复方法依赖于在各个观察平面处的多个全息图像以及迭代算法。我们相信，基于DOENet的物体/全息图的重建和全息图像的生成可以加速光学全息术的广域实现。
2021-05-27 physics.app-ph physics.optics
Optimization methods for in-line holography
我们提出了一个程序来重建物体从全息记录在同轴全息设置。工作与一束偏振光，拓扑衍生物和能量的泛函量化全息图偏差产生预测的数量，位置，形状和大小的对象与纳米分辨率。当物体的介电常数未知时，我们通过参数优化技术来近似它。迭代程序结合拓扑场的几何校正和参数优化锐化的初始预测。此外，我们设计了一种策略，利用测得的全息图产生的全电场（振幅和相位）在屏幕上的全息图被记录的数值近似。采用这种电场近似的泛函的形状和参数优化也产生全息对象的图像。
2018-04-04 physics.optics
Novel Predictive Search Algorithm for Phase Holography
提出了一种新的计算全息高质量全息图生成算法-全息预测搜索算法。这种方法是作为一种替代传统的全息搜索算法，如直接搜索（DS）和模拟退火（SA）。我们首先介绍目前的搜索为基础的方法，然后介绍一个分析模型的基础傅立叶元素。这用于对算法的下一次迭代做出有先见之明的判断。这种新的方法是针对相位调制器件的相敏重构的情况而提出的。与传统的迭代方法（如DS和SA）相比，全息预测搜索在多阶段设备上提供了5倍的质量改进以及高达10倍的收敛时间改进。这是以增加迭代开销为代价的。
2020-08-24 eess.IV physics.optics
X-ray fluorescence holography: going beyond the diffraction limit
X射线荧光全息术（XFH）是一种用于获得给定类型的发射体周围的局部原子结构的衍射极限图像的方法。重建的波场表示散射体电子密度分布的失真图像; { \it，即}它是电荷密度分布与测量特性的点扩散函数的卷积。在这里，我们考虑几种方法的迭代解卷积的XFH全息图，并通过理论模拟评估他们从超越衍射极限的角度来看，以图像的电子电荷密度。对于未来的应用前景的结果被发现的某些方法，和其他可能的图像增强技术进行了讨论。
2002-06-04 cond-mat physics.optics
Partially coherent double phase holography in visible using meta-optics
超薄平板超光学器件在全息术中的应用前景广阔。然而，大多数报道的元光学全息图只依赖于相位调制，而忽略了振幅信息。元光学中的幅度和相位调制要么需要偏振敏感的元原子，要么需要具有严格制造要求的复杂散射体。此外，几乎所有的元光学全息图都是在激光照明下测量的。本文采用双相位全息术的概念，报道了利用介质元光学实现振幅和相位调制的偏振无关全息术。我们通过测量再现全息图的结构相似性比纯相位全息图提高约3倍来验证复相位全息图的实现。最后，我们证明，元光学全息也可以实现使用部分非相干光从发光二极管。这种观察可以显著降低基于激光的元光学全息中的对准复杂度和散斑。
2022-12-03 physics.optics
Suppression of DC term in Fresnel digital holography by sequence subtraction of holograms
提出了一种抑制菲涅耳数字全息再现像直流项的实验方法。在这种方法中，同一物体的两个全息图被顺序捕获并相减。由于这两个全息图是在不同时刻捕获的，因此它们对于噪声的波动彼此略有不同。在从减法全息图再现的图像中，DC项被抑制，同时两个虚拟和实像被成功地再现。该方法可用于提高菲涅耳数字全息图的再现像质。
2016-04-12 physics.optics
Six-pack off-axis holography
我们提出了一个新的全息概念，命名为六包全息（6PH），在其中，我们压缩成一个单一的多路复用离轴全息图的放大率或分辨率的损失六离轴全息图。多路复用全息图包含具有六个不同取向的直离轴条纹，并且可以光学或数字地生成。我们表明，由于六个不同的复杂波前不重叠的空间频率域，他们可以完全重建。6PH允许超过50%的空间带宽消耗相比，目前提出的最好的复用方法的改进。我们期望6PH概念可用于各种应用，例如视场复用、波长复用、时间复用、用于超分辨率成像的复用等。
2019-04-02 physics.optics
Machine Learning Holography for 3D Particle Field Imaging
我们提出了一种新的基于学习的方法，三维粒子场成像全息。我们的方法使用了一个U-net架构，结合了剩余连接，Swish激活，全息图预处理和迁移学习，以应对粒子全息图中出现的挑战，其中精确测量单个粒子至关重要。对合成和实验全息图的评估表明，与现有方法相比，在广泛的颗粒浓度范围内，包括其他方法不适用的高密度浓度，颗粒提取率，定位精度和速度都有显着提高。我们的方法可以潜在地扩展到其他类型的具有类似功能的计算成像任务。
2019-11-03 eess.IV physics.optics
Impact of aberrations in SLM-based far-field holography
University of Stuttgart, Institute of Applied Optics（斯图加特大学应用光学研究所）
研究通过相机回路校准相位-only SLM，探讨远场全息中像差对图像质量和衍射效率的影响，并评估斑点对比度。
2026-02-04 physics.optics
A new non-iterative self-referencing interferometer in optical phase imaging and holographic microscopy, HOLOCAM
相位恢复和成像相位测量是激烈的研究领域。它最近已被证明，相位检索自参考干涉图（SRI）可以重新制定导致一个稳定的，线性方程提供的字段的振幅是已知的，从先前的测量步骤（HOLOCAM）。因此，其数值解是直接的。这是一个巨大的成就，因为如果不这样做，并不总是能保证趋同。应用预计在X射线显微镜，一般的相位恢复，全息术，层析成像和光学成像。
2016-11-17 physics.ins-det physics.optics
Imaging cold atoms with shot-noise and diffraction limited holography
我们从理论上发展和实验上证明了一种在衍射和光子散粒噪声极限下对冷原子成像的全息方法。在双点源参考场的辅助下，采用简单的迭代算法，在重建图像过程中鲁棒地消除了$^{87}$ Rb冷原子样品的孪生像。散粒噪声限制相移和吸收图像一致地检索在各种探头失谐，并在激光冷却过程中。我们始终解决小于2毫拉德相移（$0.4~\%$衰减）的探测光，优于散粒噪声有限的相位对比（吸收）成像的一个因素，4或更多，如果使用相同的相机没有像素饱和。我们讨论了可能的扩展这项工作的致密原子气体的精确相位成像，和非共振探测的多个原子在光晶格。
2014-08-13 physics.atom-ph physics.optics
Relative limitations of increasing the number of modulation levels in computer generated holography
相位和振幅空间光调制器（SLM）能够二进制和多级调制广泛可用，并提供了广泛的技术选择全息应用。虽然重放领域产生的多层次的相位只有SLM是一个显着更高的质量比那些产生的等效的二进制相位只有SLM，证据是在这封信中，这种改善是不是为幅度SLM，其中多层次的设备提供了一个小的好处，他们的二进制同行。启发式和数值的理由，这是讨论和得出的结论。
2020-08-24 eess.IV physics.optics
Hologram generation using attention for Fraunhofer diffraction
University of Cambridge（剑桥大学）
本文提出利用自注意力机制建模远场全息成像中的全局耦合结构，实现单次拍摄高保真相位全息生成，并结合相机-in-the-loop训练和可学习相位校正器实现适应性光波控制。
2026-10-28 physics.optics
Optical Fourier Surfaces for Free-Space Computer-Generated Holography
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）
研究用于自由空间计算机生成全息术的光学傅里叶表面，利用其任意波浪形表面，展示基于正弦透镜和光栅的线性设计、迭代傅里叶变换算法及机器学习逆设计三种策略，结合热扫描探针光刻与灵活设计，为光子应用创建有用结构。
2026-07-13 physics.optics
When holography meets coherent diffraction imaging
分子尺度的现代成像技术依赖于利用新型相干光源，如X射线自由电子激光，以实现将这些物体可视化为单个生物分子而不是晶体的最终目标。这里，与晶体的情况不同，晶体的结构可以通过模型构建和相位细化来求解，被单个分子散射的波的相位分布必须直接恢复。相位问题有两种众所周知的解决方案：全息术和相干衍射成像（CDI）。这两种技术都有其优点和缺点。在全息术中，散射复值物波的重建直接由定义良好的参考波提供，该参考波必须覆盖整个检测器区域，这通常是一个实验挑战。CDI提供了最高可能的、仅波长受限的分辨率，但是相位恢复是一个迭代过程，其需要关于对象的一些预定义信息，并且其结果并不总是精确定义的。此外，衍射图案必须在过采样条件下记录，这是能够解决相位问题的先决条件。在这里，我们报告如何全息和CDI可以合并成一个优越的技术：全息相干衍射成像（HCDI）。采用改进的CDI实验方案可以记录一行全息图。我们证明了一个内联全息图的傅里叶变换的振幅与复值可见度有关，从而提供了关于衍射图案平面中散射波的振幅和相位的信息。利用相位信息，可以放宽对衍射图样进行过采样的条件，并且可以以快速和明确的方式解决相位问题。
2012-12-13 physics.optics
Comparative simulations of Fresnel holography methods for atomic waveguides
我们已经模拟了微制造的菲涅耳波带片（FZPs）的光学特性，作为替代空间光调制器（SLM）产生非平凡的光势，以捕获原子内的无透镜菲涅耳安排。我们表明，二进制（1位）FZPs波长（1 μm）的空间分辨率始终优于相息图的空间和相位分辨率可比商业SLM的均方根误差比较，与FZP相息图表现出越来越多的改善复杂的目标强度分布。此外，由于亚波长分辨率的微细加工是可能的，FZPs提供了一个令人兴奋的可能性，用于创建静态冷原子捕获的原子电子学，干涉测量，和基础物理研究的潜力。
2016-01-27 physics.atom-ph physics.optics
Ellipsography: Single-Shot Speckle-Free Holography via Vectorial Interference Shaping
The University of North Carolina at Chapel Hill（北卡罗来纳大学教堂山分校）
本文提出Ellipsography技术，通过同时调节光的相位和偏振，实现单次曝光下的高保真无斑点全息成像，实验显示在真实全息显示器上达到30dB PSNR，优于现有技术。
2026-04-17 cs.GR physics.optics
Metasurface-based Terahertz Three-dimensional Holography Enabled by Physics-Informed Neural Network
Center for Biophotonics Institute of Medical Robotics School of Biomedical Engineering Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学生物医学工程学院医疗机器人研究所生物光子学中心）
本文提出基于局部多项式拟合和多平面波传播的物理引导神经网络，用于快速设计太赫兹三维全息元表面，通过自监督训练策略实现端到端映射，提升成像质量并提高计算效率。
2026-04-24 physics.class-ph physics.optics
Out-of-focus holography at the Effelsberg telescope
本研究为Effelsberg 100米望远镜开发了离焦（OOF）全息术标准流程与专用pyoof软件包，可测定孔径相位像差，发现引力残余形变并验证有限元模型，显示孔径效率等存在有限提升空间。
2024-04-02 astro-ph.IM physics.optics
Configurable Holography: Towards Display and Scene Adaptation
University College London（伦敦大学学院）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；New York University（纽约大学）
提出可配置全息框架，通过显式条件化使单一模型适应多种显示-场景参数，无需重新训练，实现与现有方法相当的重建质量并提升速度。
2026-06-24 cs.CV cs.GR cs.LG
Quantum holography with single-photon states
该研究首次实现预告式单光子照明的全息记录，验证了单光子态全息术原理，在弱光强噪声下实现了成像性能的显著提升，可用于强噪声成像、隐蔽成像及光敏样本成像。
2023-06-20 physics.optics quant-ph
Improvement of characterization accuracy of the nonlinear photonic crystals using finite elements-iterative method
采用有限元迭代法研究了一维和二维非线性光子晶体的光谱特性，数值结果显示了四分之一波长叠层中嵌入的非线性元件和光子晶体波导的急剧弯曲对这些结构光谱特性的本质影响。我们将我们的结果与[21]中从离散方程方法获得的尖锐波导弯曲情况下的结果进行比较。结果表明，忽略非线性元件内部的非均匀场分布会导致波导弯曲透射率的高估。
2010-12-04 physics.optics
Digital phase-only holography using deep conditional generative models
Cavendish Laboratory（卡文迪什实验室）；University of Cambridge（剑桥大学）
全息波整形在物理科学中有着广泛的应用，特别是在数字空间光调制器（SLM）的发展之后。数字全息术的一个关键挑战在于找到最佳的全息图案，该图案将入射激光束转换成共轭光学平面中的期望形状。现有的剧目的方法来解决这个逆问题是建立在迭代相位恢复算法，不考虑光学像差和理论模型的偏差。在这里，我们采用了一种无物理、数据驱动和概率的方法来解决这个问题。使用深度条件生成模型，如生成对抗网络（cGAN）或变分自动编码器（cVAE），我们近似给定目标激光强度模式的全息图的条件分布。为了减少问题的基数，我们训练我们的模型上的代理映射相关的8x8矩阵的复值空间频率系数，以确保100x100形状的强度分布记录在相机上。我们讨论了这个简化问题中仍然存在的“病态”程度，并比较了不同的生成模型架构找到重建给定强度图案的全息图的能力。最后，我们对我们的模型提出挑战，以推广到合成目标强度，其中匹配全息图的存在不能得到保证。我们设计了一个前向插值训练方案，旨在为模型提供在激光强度空间而不是全息图空间插值的能力，并表明这确实提高了模型在合成数据集上的性能。
2019-11-03 cs.CV eess.IV physics.comp-ph
Iterative approach for high-quality binary intensity hologram generation in augmented reality applications
Politecnico di Milano（米兰理工大学）；EssilorLuxottica（依视路陆逊梯卡）
本文提出一种迭代方法生成偏轴二进制振幅全息图，通过在每次迭代中应用二进制约束，提升图像对比度、光效率和重建保真度，且计算成本相近。
2026-04-13 physics.optics
Motion Hologram: Jointly optimized hologram generation and motion planning for photorealistic and speckle-free 3D displays via reinforcement learning
针对传统全息显示因SLM空间带宽积受限导致的离焦与散斑问题，提出Motion Hologram，用深度强化学习联合优化单张全息图与可学习运动轨迹，实现无散斑高保真全彩3D显示。
2024-09-11 physics.optics
High contrast holography through dual modulation
本文提出通过双调制技术提升全息显示对比度，实验显示对比度显著提高，为高对比度全息显示提供新设计思路。
2025-12-23 cs.GR eess.IV physics.optics
A universal and improved mutation strategy for iterative wavefront shaping
迭代波前整形技术的最新进展使得在散射介质中控制光的聚焦和传输成为可能。为了提高优化性能，各种优化算法和改进策略已被利用。本文提出了一种新的指导变异（GM）策略来提高迭代WFS的优化效率。对于相位调制和二进制幅度调制，使用多种GM增强算法，优化效果和速率都得到了相当大的改善。由于它的改进和通用性，GM是有益的应用范围从控制光通过无序介质的传输到背后的光学操纵。
2022-11-21 eess.IV physics.optics
HoloPathTracer: Fast and Accurate Wave Path Tracing for Holography
The University of Hong Kong（香港大学）；Tsinghua University（清华大学）；Stanford University（斯坦福大学）；Seoul National University（首尔国立大学）
提出一种基于路径追踪的物理精确波光学渲染框架，通过蒙特卡洛方法同时求解渲染方程和瑞利-索末菲积分，实现全息图的高效生成，并利用环境辐射缓存加速收敛，在空间光调制器原型上验证了自然3D线索和复杂材质的全息重建。
2026-06-17 cs.GR physics.optics
Criteria for objects suitable for reconstruction from holograms and diffraction patterns
本研究重新审视并推导了从全息图和衍射图样重建物体的定量判据，基于Parseval定理证明当物体占比极小时纯振幅和纯相位物体均可重建，且迭代算法能大幅放宽对物体尺寸的限制。
2025-08-14 physics.optics
