Practical algorithms for simulation and reconstruction of digital in-line holograms
本文提出了由平面波和球面波记录的同轴数字全息图模拟与重建的实用算法，评估了最佳参数与分辨率判据，并证明特定条件下两者的数值重建过程相同。
2023-06-28 physics.optics
Dynamic high efficiency 3D meta-holography in visible range with large frames number and high frame rate based on space division multiplexing design
全息图是一种理想的裸眼三维显示方法，而计算全息（CGH）技术使虚拟物体的再现成为可能。然而，普通计算全息器件的像素尺寸较大，导致全息图的应用存在视场窄、双像、多衍射级等不足，而由亚波长结构组成的超颖表面在光的控制方面显示出巨大的潜力，适合于全息图的设计。本文对实现动态元全息图的一些有启发性的工作进行了总结。可见光范围内的高效率、高显示质量的元全息研究工作还不多见，可以显示出大帧数、高帧率、平滑的全息视频。在目前的工作中，我们展示了一种新的设计的元全息在可见光范围内的空分复用元表面的基础上，可以实现228个不同的全息帧和一个非常高的帧速率（最高帧速率，9523 FPS）。此外，超颖表面由具有高效率（超过70%）的氮化硅（SiNx）纳米柱组成。该方法不仅能满足全息显示的需要，而且适用于激光加工、光刻、双光子聚合三维成形、光学信息处理等不同的研究领域。
2019-09-12 physics.optics
Demodulating Digital Holograms with Unknown Uniform Phase-shifts by Spiral Phase Transform
提出利用螺旋相位变换（SPT）解调未知均匀相移的数字全息图，通过解析条纹方向图并满足相移空间均匀性解决相位模糊，实验验证了该方法在镜面反射物体离轴和同轴全息图上的有效性。
2026-07-02 physics.optics
Incoherent digital holograms acquired by interferenceless coded aperture correlation holography system without refractive lenses
基于编码孔径相关全息术的原理，提出了一种无透镜、无干涉的非相干数字全息术。通过这种技术获得的数字全息图包含了一些观察场景的三维图像。利用类随机编码相位掩模（CPM）对点物体衍射的光进行调制，并将强度图案记录和合成为点扩散全息图（PSH）。使用相同的CPM通过将针孔移动到所有可能的轴向位置来创建PSH库。由数码相机记录从放置在PSH库的轴向限制内的物体通过相同CPM衍射的强度。这次记录的强度被合成为物体全息图。通过将物体全息图与PSH库的相应分量互相关来重建物体在任何轴向平面处的图像。附加到图像的重建噪声通过各种方法被抑制。对多平面厚目标的重建结果与常规透镜成像进行了比较。
2017-08-01 physics.optics
Direct-Write Digital Holography. Development and research of a hologram printer
第一章简要介绍了全息术的发展历史，并对本文进行了概述。第二章将对全息术进行更详细的描述，并讨论数字全息术。第三章探讨了一个一步单色全息打印机的设计，能够产生白光可见的透射全息图创建的帮助下的LCOS显示系统和打印的点阵序列。所采用的透镜系统包括一个微透镜阵列和一个无焦中继望远镜，这两个定量检查，以最大限度地提高最终的全息图像的对比度，衍射效率和景深。散斑减少技术及其适用于脉冲数字全息的简要概述，以及使用微透镜阵列，以减少散斑效应的实验结果。第四章分析了全息像元角强度分布的副作用，并结合实例进行了分析。第5章探讨了提高全息打印机打印速度和分辨率的方法。第六章介绍了一个温度-能量反馈系统的分析和设计，以校正由于温度变化引起的模式拍频引起的脉冲激光不稳定性。第7章总结了这项工作，并讨论了今后可能的发展。
2009-02-03 physics.optics
Twin image elimination in digital holography by combination of Fourier transformations
提出了一种利用组合傅里叶变换消除同轴数字傅里叶全息中孪生像的新方法。代替仅记录物体的傅里叶变换全息图，我们提出通过同时记录具有适当加权系数的物体的傅里叶变换和逆傅里叶变换的全息图来记录组合傅里叶变换全息图。通过适当的组合傅里叶逆变换和加权系数的选择，消除了孪生像。提出了一种记录组合傅里叶变换全息图的光学结构。仿真结果证明了孪生像消除的可行性。全息图再现对物体的相位像差敏感，从而为全息相位传感开辟了一条道路。
2013-11-23 physics.optics
Binarized Gerchberg Saxton Algorithm for Hologram Generation Using a Digital Micromirror Device
本文提出了一种改进的Gerchberg-Saxton算法，用于生成改进的鲁棒二元全息图。
2020-03-20 eess.IV physics.optics
Binary holograms for shaping light with digital micromirror devices
本文系统探讨了基于数字微镜器件的二进制全息图光场整形方法，分析了像素数量与二进制调制对可编码复数值和自由度的限制，并提出通过合理选择全息图类型、参数及对准方式可在衍射效率与整形精度之间取得最佳折中。
2023-11-28 physics.optics
Unlocking Mode Programming with Multi-Plane Light Conversion Using Computer-Generated Hologram Optimisation
本研究针对传统波前匹配算法未能充分发挥多平面光转换模式复用潜力的问题，提出采用带动态约束的计算机生成全息图优化方法，可大幅提升模式消光比，还可适配Schmidt等优化传输模式，助力空分复用系统吞吐量提升。
2024-10-30 physics.optics
Generation of multiple vector beams from a single digital hologram
复杂的矢量光场，经典的纠缠在偏振和相位，已成为无处不在的各种研究领域。这引发了各种发电技术的演示。特别相关的是那些基于计算机控制的设备，因为它们具有很大的灵活性。更具体地，空间光调制器已经证明，可以生成具有各种空间轮廓和偏振分布的几乎任何矢量光束。至关重要的是，这些技术都没有被证明能够同时产生多个矢量光束。在这里，我们提出了一种新的技术，利用光学叠加原理，使许多矢量光束使用一个单一的数字全息图同时产生。作为原理验证，我们演示了在单个SLM上同时产生20个具有不同偏振分布和空间形状的矢量涡旋光束，每个矢量涡旋光束都具有自己的空间形状和偏振分布。
2017-08-08 physics.optics
Analysis on image recovery for digital Fresnel hologram with aliased fringe generated from self-similarity of point spread function
分析了数值孔径增强的数字菲涅耳全息图的混叠现象。在离物体较近的距离处，通过计算或光学方法获得的增强NA数字全息图具有由菲涅耳前置因子的欠采样过程产生的混叠条纹。点扩散函数（菲涅尔因子）在被采样时表现出自相似包络，这是产生这种混叠条纹的重要机制。我们描述了由于增强NA全息图已经包含了互补混叠条纹，可能会出现在重建过程中，物体图像的鲁棒恢复可以实现。通过数值模拟证实了这些行为。在分析混叠全息图条纹的基础上，提出了一种在不缩小像面的情况下，由数值孔径增强的菲涅耳数字全息图再现物像的方法。
2020-05-26 eess.IV physics.optics
Methods for extending viewing-angle of holographic image by using digital hologram with high numerical aperture
研究了全息显示中数字菲涅耳全息图再现像的角视场。理论分析表明，全息图像的AFOV从根本上说是由全息数值孔径（HNA），而不是像素化调制器的像素间距的衍射角决定的。通过数值模拟和光学实验，证明了不同类型的数字全息图的这种特性。高HNA全息图以高视角再现图像，尽管由于奈奎斯特采样准则，图像收缩是不可避免的。提出了在高HNA全息图合成过程中通过增大物体尺寸和消除高阶混叠来扩展全息图视角的方法。
2020-02-02 eess.IV physics.optics
Solution for the finite space-bandwidth limitation in digital holography
本文提出通过角度调制分析混叠副本、上采样去除高阶衍射并结合学习去噪，实现仅用低分辨率全息图重建高分辨率图像，突破数字全息空间带宽限制。
2025-06-22 physics.optics
Experimental digital Gabor hologram rendering by a model-trained convolutional neural network
数字全息图渲染可以通过卷积神经网络来执行，该卷积神经网络用通过来自稀疏生成图像的数值波传播计算的图像对来训练。512 × 512像素的数字伽柏幅度全息图成功地估计从实验干涉图的标准UNet训练与50,000合成图像对超过70个历元。
2020-04-20 eess.IV physics.data-an physics.optics
The multi-modes Bessel-Gaussian OAM hologram encoding based on convolutional neural networks
College of Physics, Hangzhou Dianzi University（杭州电子科技大学物理学院）；State Key Laboratory of Quantum Optics Technologies and Devices, Shanxi University（山西大学量子光学技术与器件国家重点实验室）；Zhejiang Key Laboratory of Quantum State Control and Optical Field Manipulation, Hangzhou Dianzi University（杭州电子科技大学浙江省量子态调控与光场操控重点实验室）
本文提出基于卷积神经网络的多模式Bessel-高斯OAM全息编码方法，通过优化参数组合提升全息图的分辨率和安全性。
2026-01-08 physics.optics
Viewing angle analysis of reconstructed image from digital Fresnel hologram with enhanced numerical aperture
全息图像的视角放大是实现全息显示的关键因素。数字全息图的数值孔径（NA）决定了像的角场范围，而不是像元规格。本文通过对采样点扩散函数调制曲线自相似性的内在结构的数学研究，特别是基于量子力学框架的分析，为研究视角对全息数值孔径的依赖性提供了有效的依据。增强NA菲涅耳全息图产生高分辨率的多幅图像，这可以导致以全息图的总孔径NA表示的更高的视角。光学实验表明，该结果与全息图像视角的量子力学描述是一致的。最后讨论了利用该方案在不牺牲像面尺寸的情况下扩大全息像视角的方法。
2021-03-25 eess.IV physics.optics
Multichannel vectorial holographic display and encryption
自发明以来，全息术已成为一种强大的工具，可以完全重建光的波前，包括所有的基本属性（振幅，相位，偏振，波矢量和频率）。为了充分挖掘超表面全息图的信息存储/显示能力，提高超表面全息图的加密安全性，需要采用智能复用技术和合适的超表面设计。在这里，我们集成了多个偏振操作通道的各种空间相位分布到一个单一的双折射矢量全息图，完全避免不必要的串扰。多个独立的目标相位轮廓与量化的相位关系，可以处理显着不同的信息，在不同的偏振状态实现在一个单一的超颖表面。对于我们的超颖表面全息图，我们表现出高保真度，大效率，宽带操作，和总共十二个偏振通道。这种多通道偏振复用技术可用于动态矢量全息显示，为光学安全提供三重保护。该概念对于任意自旋角动量转换和各种相位调制/光束整形元件的应用是有吸引力的。
2019-03-24 physics.optics
Imaging Multiple Colloidal Particles by Fitting Electromagnetic Scattering Solutions to Digital Holograms
数字全息显微术是一种快速的三维成像技术，在软物质物理研究中有着广泛的应用。最近的研究表明，电磁散射的解决方案可以拟合到数字全息图，以获得纳米精度和毫秒级的时间分辨率的孤立胶体球的三维位置。在这里，我们描述了新技术的结果，这些技术扩展了可以通过拟合研究的系统范围。我们表明，一个精确的多球叠加散射的解决方案可以用来适应全息的胶体团簇包含多达六个球。我们还介绍了一个近似的和计算上更简单的解决方案，米氏叠加，这是有效的多个领域间隔几个波长或更多。我们表明，这种方法可以用来拟合全息图的几个球上的乳胶液滴，我们给出了一个定量的标准来评估其有效性。
2015-12-29 cond-mat.soft physics.optics
Full-color complex-amplitude vectorial holograms based on multi-freedom metasurfaces
相位、偏振、振幅和频率代表了光的基本维度，对于基本的光-物质相互作用和所有主要的光学应用都起着至关重要的作用。Metasurface作为一个紧凑的平台出现来操纵这些旋钮，但以前的Metasurface在同时控制它们方面的灵活性有限。在这里，我们介绍了一个多自由度的元表面，可以同时和独立调制相位，偏振和振幅的解析形式，并进一步实现频率复用的k空间工程技术。多自由度元表面无缝地结合了几何Pancharatnam-Berry相位和迂回相位，这两者都是频率无关的。其结果是，它允许复振幅矢量全息图在各种频率的基础上相同的设计策略，没有复杂的纳米结构搜索的大规模尺寸参数。基于这一原理，我们在实验上展示了具有金属-绝缘体金属架构的可见光中的全色复振幅矢量元全息图，通过超颖表面解锁了长期寻求的高级光场操纵的全部潜力。
2019-12-24 physics.optics
Object Plane Detection and Phase Retrieval from Single-Shot Holograms using Multi-Wavelength In-Line Holograph
数字同轴全息显微术中的相位恢复和孪生像问题可以通过迭代重建程序来解决。然而，在全息图中恢复物体的相位特性需要正确地选择用于重建的物平面。在这项工作中，我们提出了一种新的多波长Gerchberg-Saxton算法来确定物平面使用单次拍摄的全息图记录在一个同轴全息显微镜中的多个波长。对于微尺寸的对象，我们验证了各种形状的方法的对象定位能力，并使用合成和实验数据推导出相位信息。在实验上，我们建立了一个紧凑的数字同轴全息显微系统，在一个标准的光学显微镜与常规RGB-CCD相机和获取微球，E。大肠杆菌和红细胞，分别使用在491 nm、532 nm和633 nm下工作的三种激光照射。我们证明，我们的方法提供了准确的物平面检测和相位恢复在嘈杂的条件下，例如，使用低对比度全息图而没有背景归一化。这种方法允许自动定位和相位恢复适用于全息粒子测速，和生物物理或胶体研究中的对象跟踪。
2018-08-07 physics.optics
Digital Holography at Shot Noise Level
通过适当的数字全息装置的布置，结合离轴几何结构和相移记录条件，在实时实验中可以达到理论上的散粒噪声极限，我们研究了这个极限，并表明它对应于用于重建全息图像的整个帧序列中的每像素1个光电子。我们还表明，Monte Carlo噪声合成到高照度下测量的全息图上，使在非常弱的照度下测量的实验全息图的准确表示。这些结果进行了实验验证。
2012-06-07 physics.optics
Digital Pre-Distorted One-Step Phase Retrieval Algorithm for Real-Time Hologram Generation for Holographic Displays
本文针对全息投影系统中的非线性问题，实验评估了基于一步相位检索（OSPR）算法的系统非线性，并提出数字预失真（DPD）方法进行校正，有效提升了重建质量并降低了均方误差。
2023-01-12 eess.IV physics.optics
On the Digital Holographic Interferometry of Fibrous Material, I. Optical Properties of Polymer and Optical Fibers
利用数字全息干涉术（DHI）研究了聚合物和光纤的光学特性。这里研究的样品是聚偏氟乙烯（PVDF）聚合物纤维和梯度折射率（GRIN）光纤。采用相移马赫-曾德尔干涉仪对每个光纤样品获得了5幅相移全息图，其中两幅连续全息图之间的相位差为π/2。这些全息图被记录使用CCD相机，并结合起来，以获得一个复杂的波场，这是数值重建使用卷积方法到振幅和相位分布。重构的相位分布被用来确定所研究的样品的折射率，双折射率和折射率分布。平均折射率的测量精度高达4 { \times } 10-4。DHI的主要优点是通过数值聚焦来克服手动聚焦的限制。结果表明，光纤的光学性能的准确测量。
2012-08-22 physics.optics
Spatial resolution enhancement in holographic imaging via angular spectrum expansion
本文针对数字全息成像中近距离菲涅耳衍射导致的混叠复制图样问题，揭示了复制图样与高角谱分量的对应关系，提出利用角谱展开和优化算法，仅需低NA宽视场全息图即可恢复高分辨率图像，并通过数值模拟与光学实验验证了该方法。
2024-01-11 physics.optics
Gigapixel inline digital holographic microscopy using a consumer scanner
我们展示了一个千兆像素内联数字全息显微镜使用消费者扫描仪。消费型扫描仪最大可以扫描A4尺寸（297 mm x 210 mm）的图像，分辨率为4800 dpi（= 5.29 um），理论上达到56，144 x 39，698 = 2.22千兆像素。与使用安装在二维移动台上的相机的合成孔径数字全息术相比，使用消费者扫描仪的系统具有简单的结构。在这个演示中，我们捕获了一个23，602 x 18，023像素（= 0.43千兆像素）的内联全息图。另外，为了加快十亿像素全息图的再现速度，减少再现所需的存储量，我们将带限双步菲涅耳衍射应用到再现中。
2013-05-27 physics.optics
Simultaneous three-wavelength unwrapping using external digital holographic multiplexing module
我们提出了一个外部干涉设置，能够同时获得三个波长的相同的样品实例，而无需扫描或多次曝光。该设置将三个具有旋转条纹取向的离轴全息图投影到单色数码相机上，每个离轴全息图来自不同的波长通道，在空间频率域中没有重叠，并且因此允许来自三个波长通道的三个复杂波前的完全重建。我们使用这种新的设置为三波长相位展开，允许相位成像较厚的物体比可能与一个单一的波长，但没有增加的噪声水平。我们证明了所提出的技术微通道分析和无标记细胞成像。
2019-03-28 physics.optics
Single-exposure full-field multi-depth imaging using low-coherence holographic multiplexing
我们提出了一种新的干涉成像方法，允许在一个单一的收购多个深度的成像，使用离轴低相干全息复用。该技术能够在单次图像采集中对厚样本内的多个切片进行分段成像。每个切片具有指示其轴向位置的不同的离轴干涉条纹取向，并且相机一次获取包含不同切片的复用全息图。我们证明了所提出的技术的振幅和相位成像的光学厚样品。
2019-03-28 physics.bio-ph physics.optics
Asymmetrical Filtering Impairments Mitigation for Digital- Subcarrier-Multiplexing Transmissions Enabled by Multiplication-free K-State Reserved Complex MLSE
本研究提出无乘法K态保留复MLSE方法，用于抑制数字副载波复用传输的非对称滤波损伤，在特定传输场景下无需乘法即可实现比传统实值MLSE更优的光信噪比性能。
2025-07-31 physics.optics
Terahertz in-line digital holography of dragonfly hindwing: amplitude and phase reconstruction at enhanced resolution by extrapolation
我们在这里报告太赫兹（THz）数字全息术的生物标本。基于2.52THz CO2泵浦的THz激光器和热释电阵列探测器，建立了连续波THz同轴全息装置。介绍了一种新的热释电阵列探测器像素真实强度值的统计方法。从一张同轴全息图上同时再现了一只蜻蜓后翅的吸收像和相移像。此外，我们应用相位恢复程序，以消除孪生图像和提高分辨率的重建全息外推超出探测器区域。观察到的最细微特征是35 μm宽的横脉。
2014-06-24 physics.optics
Longitudinal Computer Generated Holograms for Digital Frequency Control in Electronically Tunable Terahertz Lasers
横向计算机生成全息图（CGH）衍射并通过将入射光转向投影图像平面中的任何点来提供对入射光的灵活控制-即CGH能够将光引导到需要的地方并远离不需要的地方。此外，图像投影平面中的可分辨点的数量是CGH的像素数的函数。在这里，我们报告了一个纵向计算全息图（LCGH），光子结构，交换的能力，引导光向固定的空间点的数字控制在频域。这在可调谐激光器的背景下是特别感兴趣的。在这方面，LCGH提供了两个重要的自由度（DOF）：1）在布里渊区内提供高分辨率的波矢量或k空间分辨率; 2）能够完全控制定义或修改每个可分辨的k点处的反射率，从而获得目标光谱响应。我们证明了我们的LCGH方法的灵活性，通过实现纯粹的电子调谐之间的六个数字选择的工作频率在一个单一的部分太赫兹（THz）量子级联激光器（QCL）。这些可切换的单频器件将简化THz QCL的功率和灵活性与光谱应用的结合，例如遥感，光谱分析以及安全和医学成像。
2012-05-14 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
True 3D reconstruction in digital holography
我们研究的性质，获得的3D图像的重放（或反向传播）的对象波从全息记录平面的原始对象体积。虽然全息图的记录涉及将信息从3D体积传输到2D检测器平面，但全息图的重放涉及从少得多的2D检测器像素在一组3D体素中创建信息，这乍一看似乎令人惊讶。我们指出，全息图重放过程是全息图形成过程的厄米转置（而不是逆），因此仅提供了对原始3D目标函数的近似。与此厄米转置属性的知识，我们展示了如何可以实现真正的三维图像重建通过正则化优化算法。本文给出的这种优化方法的数值例子表明，在弱散射近似下，原始物体的切片层析3D重建效果很好。特别地，重建的3D图像场在原始对象不存在的体素处具有接近零的数值。我们注意到，这种3D图像重建不能通过传统的物理重放过程来实现。在这个意义上，所提出的用于数字全息图像重建的方法超越了数字地模仿传统的基于膜的全息重放。这种重建方法在数字全息成像系统中有潜在的应用前景。
2020-04-16 eess.IV physics.optics
Handheld and low-cost digital holographic microscopy
本研究开发了一种手持式低成本的数字全息显微镜（DHM），采用同轴型全息图，网络摄像头，高功率RGB发光二极管（LED），和针孔。它的成本不到20，000日元（约250美元，80日元/美元），尺寸约为120 mm x 80 mm x 55 mm。此外，通过调整全息图的记录距离，在最合适的距离处的横向分辨率为17.5 μ m。此外，该DHM是为在开源库中使用而开发的，因此成本低，任何人都可以轻松开发。本研究的特点是降低成本和尺寸，并进一步提高横向分辨率，而不是现有的报告。这DHM将是一个有用的应用在实地考察，教育，等等。
2012-11-02 physics.optics
Document watermarking based on digital holographic principle
提出了一种基于数字傅里叶全息图的文档水印新方法。将前面几篇论文中提出的基于全息原理的数字图像水印方法应用到印刷文档中。实验结果表明，该方法不仅能满足文件水印的不可见性、鲁棒性和不可再现性要求，而且与传统的文件防伪方法如浮雕全息图、李普曼照片和半色调调制等相比，具有其他优点。
2013-06-21 cs.MM physics.optics
OAH-Net: A Deep Neural Network for Hologram Reconstruction of Off-axis Digital Holographic Microscope
Bioinformatics Institute（生物信息研究所）；Agency for Science, Technology and Research（科技研究局）；School of Computation, Information and Technology（计算、信息与技术学院）；Technical University of Munich（慕尼黑技术大学）；TUMCREATE（慕尼黑技术大学创新中心）；Yong Loo Lin School of Medicine（尤洛林医学学校）；National University of Singapore（新加坡国立大学）；Emergency Medicine Department（急诊医学科）；Department of Medicine（医学部）；Centre for Frontier AI Research（前沿人工智能研究中心）；School of Biological Sciences（生物科学学院）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）；School of Computing（计算学院）
针对离轴数字全息显微镜全息图重建耗时的瓶颈，本文提出结合物理原理与深度学习的OAH-Net，通过物理初始化与弱监督微调实现高精度、超高速的相位与振幅恢复，具备强泛化能力且支持端到端实时分析。
2024-10-17 cs.AI physics.optics
Real-time digital holography of the retina by principal component analysis
我们证明了高品质的数字全息术的人类视网膜的实时快速相机和商品计算机硬件的可行性。高吞吐量渲染的数字菲涅耳全息图从光学获取的线内干涉图进行结合时间解调的全息图序列投影到数据导出的基础上，以区分本地窄带相干检测对比度，主要是由于血流和光学吸收，从虚假的干涉贡献。数字全息图是从16位、1024 × 1024像素的干涉图的持续输入流中计算出来的，这些干涉图以每秒500帧的速度记录下来，并通过主成分分析进行处理。这种时间信号解调方案包括在堆栈的32个连续的全息图投影到通过其时滞协方差矩阵的本征分解计算的基础上，它是每秒20次与商品计算机硬件执行。
2020-04-02 eess.IV physics.ins-det physics.med-ph
Characterizing the Immaterial. Noninvasive Imaging and Analysis of Stephen Benton's Hologram Engine no. 9
发明于1962年的全息照相术是艺术与技术的独特融合。在20世纪90年代，当数字成像出现并取代胶片时，它一直处于科学前沿。今天，全息图正在经历新的兴趣作为模拟全息图进入主要博物馆收藏的真正的艺术作品。在这篇文章中，我们阐述了我们的初步步骤在西北大学的艺术科学研究中心描述的技术挑战的保护全息图，强调其性质作为一种活性材料。全息图像需要用户交互才能被观看，并且材料是脆弱的并且容易变质。具体来说，我们概述了我们的方法，通过记录传播光的波前来创建全息艺术品的数字保存副本。通过这样做，我们证明了为什么在没有TB数据的情况下忠实地捕捉它们的高空间分辨率，全视差和深景深仍然具有挑战性。此外，我们使用非侵入性的分析技术，如光谱成像，X射线荧光和光学相干断层扫描，提供全息材料特性的见解。通过这些研究，我们希望解决目前对全息图长期保存的担忧，同时将这种艺术形式转化为数字格式以吸引新的观众。
2021-10-12 cs.CY physics.hist-ph physics.optics
Coloured Digital Terahertz Holography Within 1.39-4.25 THz range
本研究实现1.39-4.25 THz频段的彩色数字太赫兹全息术，采用多频光泵浦分子太赫兹激光器记录全息图，结合相移方法去除DC项与共轭光束干扰以提升重建质量，可用于低吸收物体如堆叠石墨烯层的检测。
2023-11-07 physics.optics
Four dimensional phase unwrapping of dynamic objects in digital holography
我们提出了一种新的四维相位展开方法的时间推移定量相位显微镜，它允许重建的光学厚的物体，光学薄在一定的时间点和角度的看法。因此，我们使用所获取的动态定量相位分布的所有四个维度，除了x-y维度之外，还包括角度维度和时间维度。我们首先展示了这种算法在模拟数据上的能力，使重建质量相对于地面实况和现有的展开方法的量化成为可能。然后，我们证明了所提出的四维相位展开算法的适用性，通过实验捕获的双角度动态离轴全息图，同时记录两个角度的意见，使用复用的两个离轴全息图成一个单一的复用全息图。
2019-09-03 eess.IV physics.optics
Shot Noise in Digital Holography
本文讨论了离轴外差全息术中的噪声。我们表明，对于一个弱信号，噪声占主导地位的散粒噪声的参考光束。对于用于构建数字全息图的整个图像序列，该噪声对应于每个像素一个光电子的信号束上的等效噪声。
2012-06-07 physics.optics
Digital twin for full field-of-view Fraunhofer holographic patterning
University of Cambridge（剑桥大学）
本文提出一种紧凑可微的夫琅禾费全息投影仪数字孪生模型，原位识别硬件参数，实现全视场全息图案化，并抑制杂散光伪影，适用于无掩模光刻和光镊阵列。
2026-10-05 physics.optics
Holovibes: real-time ultrahigh-speed digital hologram rendering and short-time analysis
本文提出Holovibes软件引擎，通过CUDA GPU加速和统一流程实现超高速实时全息渲染与短时分析，在商品硬件上以71,400帧/秒无丢帧处理，端到端延迟30毫秒。
2025-08-05 physics.ins-det physics.optics
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
Single-shot reconstruction of three-dimensional morphology of biological cells in digital holographic microscopy using a physics-driven neural network
Pohang University of Science and Technology（浦项科技大学）；Sogang University（西江大学）
本文提出物理驱动与坐标神经网络结合的MorpHoLoNet，从单次全息图直接重建生物细胞三维形态和折射率分布，并验证其在动态行为分析中的有效性。
2024-09-30 cs.CV cs.LG physics.optics
Enhancing Digital Hologram Reconstruction Using Reverse-Attention Loss for Untrained Physics-Driven Deep Learning Models with Uncertain Distance
School of Computing（计算机学院）；Clemson University（克莱姆森大学）；School of Electrical and Computer Engineering（电气与计算机工程学院）；Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）；The University of Arizona（亚利桑那大学）；Medical University of South Carolina（南卡罗来纳医科大学）
针对无训练物理驱动数字全息重建中距离不确定导致的自动对焦难题，提出反向注意力损失，以可学习权重加权所有候选距离的损失，显著提升重建精度，接近精确距离下的性能。
2024-01-11 cs.CV physics.optics
HoloTile Light Engine: New Digital Holographic Modalities and Applications
本文提出HoloTile计算机生成全息方法，通过子全息图纯相位平铺与PSF整形相位轮廓结合，减少Fourier全息系统中的散斑噪声，实现高分辨率降噪重建，并探讨其在光学捕获、体积增材打印及量子通信等领域的应用。
2024-02-15 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
Single-pixel digital "ghost" holography
自其发现以来，“鬼”衍射现象已成为一种非传统的光学成像技术，具有非常有前途的优势。然而，提取结构化和真实物体的强度和相位信息仍然是一个挑战。在这里，我们表明，通过采用标准数字全息术的概念，可以用单像素配置记录“幽灵”全息图。提出的零差方案使相位成像具有纳米深度分辨率、三维聚焦能力，并且显示出高的信噪比。
2013-05-30 physics.optics
High-speed full-color computer-generated holography using a digital micromirror device and fiber-coupled RGB laser diode
本研究提出一种使用数字微镜器件和光纤耦合RGB激光二极管的高速全彩计算全息方法，通过时分复用和平面波补偿实现高真实感三维视频显示。
2023-10-16 cs.GR physics.optics
Compact orbital-angular-momentum multiplexing via laser-written glass chips
本研究利用激光写入玻璃芯片实现紧凑型OAM复用与解复用，兼容光纤通信，为光通信容量提升提供新途径。
2025-03-31 physics.app-ph physics.optics
Physics-based self-supervised learning of a deep network for single-shot in-line hologram reconstruction
PSI Center for Life Sciences（PSI生命科学中心）；Université Jean Monnet Saint-Etienne, CNRS, Institut d Optique Graduate School, Laboratoire Hubert Curien UMR 5516（圣艾蒂安让·莫内大学，法国国家科学研究中心，光学院研究生院，于贝尔·居里实验室）
提出一种自监督物理深度学习策略，利用训练时的相位多样性，从单张在线全息图重建样本透射函数，精度与正则化反演相当或更高，计算时间降低1000倍。
2026-07-03 physics.optics
Generalized Optics-Free Cross-Correlation Ghost Imaging via Holographic Projection with Grayscale and Binary Amplitude-only Computer-Generated Holograms
School of Physics and Optoelectronic Engineering, Shandong University of Technology（山东理工大学物理与光电工程学院）
本文提出一种基于全息投影的无光学交叉相关鬼成像方法，利用灰度和二进制幅度-only计算生成全息图实现高精度成像。
2026-03-06 physics.optics
Dark-field digital holographic microscopy for 3D-tracking of gold nanoparticles
我们提出了一种新的技术，结合离轴数字全息和暗场显微镜跟踪100纳米的金粒子在水中扩散。我们表明，一个单一的全息图是足够的本地化几个粒子在一个厚的样品与独立的粒子位置的本地化精度。从我们的测量中，我们重建粒子的轨迹，并推导出它们的3D扩散系数。我们的研究结果铺平了道路，定量研究单个纳米粒子在复杂介质中的运动。
2011-12-20 physics.optics
Holographic tool kit for optical communication beyond orbital angular momentum
模分多路复用（MDM）被提出作为解决未来带宽问题的技术，并且已经成功地在自由空间中使用具有轨道角动量（OAM）的空间模式进行了演示。为了进一步提高数据传输速率，需要更多的自由度来形成密集封装的模式空间。在这里，我们超越了OAM，并使用径向和方位角自由度演示了复用和解复用。我们实现这一点与全息的方法，允许超过100个模式被编码在一个单一的全息图，在一个波长独立的方式，在一个很宽的波长范围。我们的研究结果提供了一个新的工具，将被证明是有用的，在实现更高的比特率为下一代光网络。
2016-03-23 physics.optics
Single Shot Digital Holography Using Iterative Reconstruction with Alternating Updates of Amplitude and Phase
本文提出了一种利用迭代重建交替更新的方法来改善Single Shot数字全息图的振幅和相位重建。这种方法允许灵活地将不同的先验应用于幅度和相位，改善了具有低幅度的图像区域中的相位重建，并且不需要用于正则化的相位展开。体模仿真和光栅样品的实验测量都表明，所提出的方法有助于降低噪声和解决更精细的功能。该技术对数字全息重建图像的改善将有利于数字全息的许多应用。
2016-10-02 physics.optics
