OAM beams from incomplete computer generated holograms
我们发现，即使不完全的计算全息图（CGH），也可以产生具有轨道角动量（OAM）的光束。这些全息图是这样制作的，它的随机部分不包含任何信息。我们观察到，虽然这些全息图产生的光束强度较低，但这些光束保持其形状，并且它们的拓扑电荷不受影响。此外，我们表明，叠加的两个或多个光束可以创建使用单独的不完整的CGH穿插在一起。我们的结果是显着的，特别是因为大多数方法来产生光束与OAM的各种应用依赖于像素化设备或光学元件的缺陷。
2017-02-07 physics.optics
Wide viewing angle realization for sampled hologram by collecting high-order diffraction beams
我们提出利用像素结构对全息数据进行采样产生的高阶衍射光束，可以实现全息图像的视角扩展。衍射光束传播到新的光轴方向上，起到了类似于离轴全息载波信号的调制载波的作用，这使得新的观察区的重建图像。菲涅耳全息图中的再现像沿新的观察方向发生变形，而傅里叶全息图则可以从其他角度再现三维图像。高分辨率全息图条纹通过成像系统成像在像平面上，因此，仅衍射光束的收集增加了视域角。我们通过对显示具有不同视区的高阶衍射光束的取样全息图的数值分析来验证我们的建议。
2013-12-23 physics.optics
Effects of misalignments in the optical vortex transformation performed by holograms with embedded phase singularity
从理论上研究了轴与全息图光轴不同的拉盖尔-高斯圆光束入射到“叉形”全息图上产生衍射光束的空间特性。根据库默尔光束或超几何高斯光束的叠加，导出了衍射光束复振幅分布的一般解析表达式。衍射光束结构由入射涡旋光束的“适当”拓扑电荷m和由全息图“赋予”的奇点的拓扑电荷l的组合确定。详细研究了m和l的几种组合以及相对于全息图光轴的各种入射光束位移的衍射光束结构的演变。由于入射光束的失调的强度和相位分布的变化进行了研究和有目的的光学涡旋光束的产生和光学测量的可能应用进行了讨论。
2010-04-27 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
Modelling the spatial shape of nondiffracting beams: Experimental generation of Frozen Waves via computer generated holograms
本文通过计算机生成全息图，实验实现了无衍射光束的空间形状建模。这里报告的结果是几年前开发的所谓冻结波方法的实验确认。这类光束在光镊、医学、原子导引、遥感等方面具有潜在的应用前景。
2013-09-09 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
Multiplexing 200 modes on a single digital hologram
光的空间形状的按需剪裁在各种各样的研究领域中具有很大的相关性。计算机控制的设备，如空间光调制器（SLM）或数字微镜设备（DMD），为此提供了非常准确，灵活和快速的全息手段。值得注意的是，数字全息术提供了同时产生多个光束（复用），这是一种在许多领域具有众多应用的工具。在这里，我们提供了一个关于光束复用的独立教程。通过几个实例，逐步引导读者了解光束整形和复用的过程。此外，对SLM的复用能力进行了定量分析，对单个SLM上可以复用的最大光束数进行了分析，在单个全息图上显示了大约200种模式。
2017-06-19 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
Transformation of Optical Vortex Beams by Holograms with Embedded Phase Singularity
从理论上研究了圆劳埃-高斯模入射的“叉形”全息图衍射光束的空间特性。衍射光束的复振幅分布可用库默尔光束或超几何高斯光束的模型来描述。在物理上，在大多数情况下，它的结构是在发散球面波的影响下形成的，发散球面波起源于光束空间轮廓中的不连续性或由全息图的凹槽分叉引起的其衍生物。这种波的存在是由近场衍射光束轮廓中的波纹结构和光束周边处的幂律振幅衰减来体现的。讨论了不激发发散波的条件。衍射光束携带螺旋波前位错（光学涡旋），其阶数等于入射光束方位角指数与全息图赋予的奇异性的拓扑荷的代数和。当上述总和为零时，输入光束的奇异性可以被治愈。在这种情况下，衍射光束可以在中心强度峰值中提供比高斯光束更好的能量集中，高斯光束的初始分布与入射光束的高斯包络重合。应用是可能的产生的光学涡旋光束与规定的属性和分析的光学涡旋光束在信息处理的问题。
2009-08-18 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
Arrays of optical vortices formed by "fork" holograms
具有光学涡旋（OV）的奇异光束通常通过具有凹槽分叉的薄二元光栅（“叉形全息图”）产生，其产生具有不同OV电荷的一组衍射光束。通常，只有单个单独的光束被使用和研究，在这里，我们考虑的衍射OV光束，在一定的条件下，在有效的相互干涉，形成一个特征图案，其中单独的OV光束的环状结构被取代的一系列明亮和黑暗的线之间相邻的衍射级。这种模式，很好地开发了高衍射级，反映了衍射光束的主要空间特性，以及用于其生成的叉光栅。特别是，它证实了衍射光束的理论模型（库默尔光束模型），并能够确定嵌入在全息图中的相位奇异性的符号和绝对值。
2014-07-24 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
Tunable cylindrical vector beam generation via low-cost printed binary holograms
Centro de Investigaciones en Óptica, A.C.（光学研究中心）
该研究提出了一种低成本方法，利用打印在醋酸片上的二进制全息图和改进的迈克尔逊干涉仪结合圆柱透镜模式转换器，生成可调谐的圆柱矢量光束，并通过斯托克斯偏振度测量验证了其空间偏振特性，展示了良好的理论一致性。
2026-05-18 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
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
Design, fabrication and characterization of Computer Generated Holograms for anti-counterfeiting applications using OAM beams as light decoders
本文介绍了用于轨道角动量（OAM）光束信息编码的计算全息（CGH）的设计、制作和光学特性。通过使用数值代码，基于迭代傅里叶变换算法，专门设计用于OAM照明的纯相位衍射光学元件（PH-DOE）已被计算、制造和测试。为了将入射光束整形为螺旋相位轮廓并产生携带相位奇点的光，使用了基于通过高阶螺旋相位板（SPP）的透射的方法。所设计的全息DOE的相位图案已经使用高分辨率电子束光刻（EBL）在涂有正性光致抗蚀剂层（聚甲基丙烯酸甲酯）的玻璃衬底上制造。据我们所知，本研究是第一次尝试，在一个全面的工作，设计，制造和表征计算机生成的全息图编码信息的结构光携带OAM和相位奇点。这些光学器件作为防伪应用的高安全性光学元件似乎很有前途。
2017-08-03 physics.optics
Pure-amplitude holograms for high-efficiency generation of phase radial grating based radial carpet beams: Theory and experiments under plane-wave and Gaussian illumination
Institute for Advanced Studies in Basic Sciences (IASBS)（基础科学高等研究院）
本研究提出了一种纯幅度全息图，通过平面波和高斯光束生成高效径向地毯光束，显著提高功率效率。
2026-02-25 physics.optics
Optimizing the performance of an Astigmatic Defocus Sensor and its implementation using Computer Generated Hologram
像散散传感器是一种非常简单和容易的技术，用于测量光束中存在的散焦量（偏离焦平面）。该方法使用柱面透镜来聚焦光束，并且使用焦平面处的强度的测量来找出光束中存在的散焦量。本文对基于傅立叶光学的像散传感器进行了理论分析。仿真结果验证了理论分析的正确性。提出了两种优化光学散焦传感器性能的方法。最后给出了利用计算全息图实现像散散传感器的过程。
2023-01-22 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
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
Generation of optical vortex light beams by volume holograms with embedded phase singularity
从理论上研究了具有位相奇异性的厚全息元件产生的涡旋光束的特殊特性。体积HE结构基于OV光束与具有规则波前的标准参考波之间的3D干涉图案。入射光束衍射的线性单散射模型的框架内，其中的体积HE是由一组平行的薄层与“叉”全息结构表示。推导出了具有光学V的傍轴光束衍射后的复振幅分布的显式积分表达式。数值分析表明，HE厚度不仅会影响OV光束的选择性和效率，而且会影响衍射光束的振幅和相位分布及其传输的稳定性。我们已经研究了产生的OV形态及其演变规律，特别是，获得一个圆对称的OV光束，无论衍射角的可能性被揭示。
2012-03-28 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
Nonlinear Metamaterials for Holography
全息图是存储相位和可能的振幅信息的光学元件，其使得能够通过相干光束的照射和散射来重建物体的三维图像，并且图像在与输入激光束相同的波长下生成。近年来，研究表明，信息可以存储在纳米天线中，从而产生纳米组件。在这里，我们展示了非线性多层超材料全息图，其中通过三次谐波产生的非线性过程，在照明光束的三次谐波的新频率下形成无背景图像。利用多层等离子体纳米天线的电子束光刻，我们制作了偏振敏感的非线性元件，如闪耀光栅，透镜和其他计算机生成的全息图。这些全息图进行了分析和未来的设备应用前景进行了讨论。
2015-12-08 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
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
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
Theoretical and practical aspects of the design and production of synthetic holograms for transmission electron microscopy
光束整形--设计有质量和无质量粒子的相位和振幅的能力--长期以来一直吸引着从事通信、成像和量子力学基础研究的科学家。在光光学中，电磁波（光子）的成形可以使用包括但不限于束源（如在X射线自由电子激光（XFEL）和同步加速器中）、可变形反射镜、空间光调制器、模式转换器和全息图的直接操纵的技术来实现。最近引进的电子全息掩模为电子束整形提供了新的可能性。它们的制造已成为可能的进步，在微米和纳米器件生产使用光刻和聚焦离子束图案。本文提供了一个教程的产生，生产和分析的合成全息图的透射电子显微镜。它首先介绍了合成全息图，概述了为什么他们是有用的光束整形研究材料特性。然后，它侧重于从理论和实验的角度所需的设备的制造，从模拟和实验结果的例子。然后介绍了合成电子全息图作为像差校正器、电子涡旋发生器和空间模式分类器的应用。
2021-09-09 physics.app-ph 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
Optical reconstruction of computer-generated holograms 3D scenes via spatial light modulators
本工作提出了通过空间光调制器（SLM）的光学重建的计算全息（CGH）的三维场景。全息术是一种光学技术，它允许记录和重建3D物体的图像，因为全息图携带关于物体的强度和相位信息。随着计算机中数据存储和处理的发展，通过计算机生成全息图的可行性已经增加。目前，CGH（计算机生成全息图）的实验实现是通过新的光电子器件，如SLM（空间光调制器）和高分辨率CCD相机，以及新的光敏材料，允许光学记录和重建3D图像和特殊光束。因此，这里提出了良好的结果是CGH的数字结构（记录）的图像静态和动态，2D和3D，其重建（再现）使用光学SLM设备，以获得3D图像和静态和动态场景。
2017-05-23 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
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
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
Atom-optics hologram in the time domain
研究了原子波包与目标和参考电磁波相互作用系统在初态微扰之外的时间演化。结果表明，超冷原子束在非均匀激光场中的衍射可以看作是穿过一个厚度与相互作用时间成正比的三维全息图。结果表明，这种全息图的衍射效率可达100%，并与激光脉冲宽度有关。在此基础上，提出了一种利用物质波重建物体图像的方法。
2000-06-04 physics.atom-ph 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
Photorefractive and computational holography in the experimental generation of Airy beams
在本文中，我们提出了实验产生的艾里光束通过计算和光折变全息。实验产生的艾里光束使用传统的光学元件提出了几个困难，实际上是不可行的。因此，艾里光束的光学产生已经从在空间光调制器中实现的计算机生成的全息图的光学重构中完成。在光折变全息技术中，艾里光束的全息图是在非线性光折变介质中用光学方法构造（记录）和再现（读出）的。利用光折变Bi_{12} TiO_{20}晶体作为全息记录介质，通过计算全息和光折变全息装置实现了艾里光束的实验研究。实验上得到的艾里光束和艾里光束列阵与理论预言的结果一致，在光阱和光通信系统中具有良好的应用前景。
2015-11-06 physics.optics
Self-referenced hologram of a single photon beam
单光子空间结构的定量表征对于自由空间量子通信和量子成像是必不可少的。我们介绍了一种干涉技术，使一个单一的光子的二维概率振幅的完整表征。重要的是，与使用参考光子进行相位测量的方法相比，我们的技术依赖于单个光子自身的干扰。我们的设置包括一个预示着一个未知的空间相位的单光子源和一个修改后的马赫-曾德尔干涉仪与空间滤波器在其一个手臂。空间滤波器去除未知的空间相位，并且滤波后的光束与通过干涉仪的另一臂的未改变的光束干涉。我们实验证实了我们的技术的可行性，通过重建的空间相位的预示单光子使用最低阶干涉条纹。该技术可应用于单光子任意纯空间态的表征。
2021-07-28 physics.optics quant-ph
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
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
Optical generation of non-diffracting beams via photorefractive holography
本文首次提出了利用光折变全息术产生无衍射光束的方法。使用常规光学部件的无衍射光束的光学生成是困难的，并且在某些情况下是不可行的，因为它是由无衍射光束的叠加给出的波场。已知计算机生成的全息图和空间光调制器（SLM）成功地生成这样的光束。利用光折变全息技术，在非线性光折变介质中用光学方法记录和再现无衍射光束的全息图。利用光折变Bi12SiO20（BSO）晶体作为全息记录介质，在光折变全息装置中实现了无衍射光束的实验，获得了无衍射光束、贝塞尔光束阵列和同向传播贝塞尔光束的叠加（冻结波）。实验结果与理论预测的结果一致，提出了良好的前景，实施这种技术的动力系统在光学和光子学的应用。
2015-11-28 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
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
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
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
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
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
