Scalable multilayer diffractive neural network with all-optical nonlinear activation
针对现有全光衍射神经网络（DNNs）缺乏可重构性和非线性、仅能处理简单任务的问题，本研究提出折叠光学系统，用单个空间光调制器实现多层可重构DNN并集成全光非线性激活，大幅提升基准任务准确率，推动可扩展全光神经网络发展。
2025-04-18 physics.optics
Interferometric measurement of arbitrary propagating vector beams that are tightly focused
本研究提出一套简易装置，通过空间光调制器生成矢量光束并经数值孔径1.2的显微物镜紧聚焦，用三步干涉法测横向偏振分量、高斯定律重构轴向分量，实现多种偏振态矢量光束的测量。
2023-04-02 physics.optics
Simple interferometric setup enabling sub-Fourier-scale ultra-short laser pulses
在这项工作中，我们开发了一种方法来产生低于傅里叶极限的超短脉冲，扩展了以前的概念，在参考文献1中产生亚衍射高斯光束。或者，我们引入新的替代方案的基础上的时间非对称干涉窄超短脉冲允许，子傅立叶尺度。实验装置方案简单，通用性强，能够与高功率激光源和超短脉冲在任何中心波长的宽带宽。所提出的结果，是有前途的，有助于启发新的路线和策略，在设计的相干控制系统。我们可以预见，它们将在从强场到量子信息的不同领域得到广泛的应用。
2021-12-28 physics.optics
Optical phase noise engineering via acousto-optic interaction and its interferometric applications
我们通过声光相互作用将数字产生的相位跳变从射频电信号转移到光上，从而对光的相位进行快速而精细的控制。通过调整电信号中相位跳变的统计特性，从而设计光学相位噪声，我们操纵了包含两个声光调制器的Mach-Zehnder干涉仪中干涉条纹的可见性。这种受控的失相在涉及光在光网络中的传播或漫射的现代实验中得到应用。此外，我们分析表明，工程部分相位噪声可以转换为一个稳定的干涉仪的暗端口的高度相关的光子的弱源。
2012-09-10 physics.optics
Rapid phase calibration and increased efficiency of a spatial light modulator using novel phase masks and an iterative algorithm
提出了一种改进的反射式空间光调制器（SLM）干涉相位标定方法。我们通过使用迭代傅里叶变换算法（IFTA）生成优化的相位掩模，并证明它们与18个$\%$相比，在查找表（LUT）中的全局线性校正效率更高。此外，我们还在查找表中实现了全局线性校正，并相应地修改了闪耀光栅的相位编码，以提高我们的相位限制SLM的效率。在这个过程中，我们明确地确定了我们的SLM的实际最大相位摆度，这为用户提供了一个配方，以验证供应商的规格。除了获得具有高均匀性（约90 $\%$）的一维/二维斑点阵列使用IFTA，我们的结果证实了使用迭代算法，以提高相位限制SLM的效率。最后，我们的方法使三倍更快的相位测量，并尽我们所知，是第一次努力实现快速相位特性的SLM使用干涉测量，可以有非常有用的应用程序中的设置，往往需要更快的相位校准。
2018-11-08 physics.optics
Chip-scale atomic diffractive optical elements
原子系统长期以来提供了具有独特量子特性的有用材料平台。原子蒸气中有效的光-物质相互作用导致了许多开创性的科学成就，包括准确和精确的计量学和量子设备。在过去的几十年中，具有微小特征的薄光学元件领域已经被广泛研究，展示了前所未有的线性和非线性控制光子自由度的能力，应用范围从摄影和空间光调制器到白内障手术植入物。原子与这种薄器件的杂交可以提供一种新的材料系统，使传统的蒸汽电池具有增强的功能。在这里，我们制造和展示芯片级，量子衍射光学元件，映射原子状态的衍射光的空间分布。两个基本的衍射元件，层状光栅和菲涅耳透镜，与含有热原子蒸气的原子通道杂交，表现出非常强的频率依赖行为。为芯片级原子衍射光学元件提供设计工具，为各种紧凑的薄量子光学元件开辟了一条道路。
2018-12-04 physics.atom-ph physics.optics
Highly versatile, two-color setup for high-order harmonic generation using spatial light modulators
本研究提出一种基于掺镱飞秒激光源及其二次谐波的新型干涉式双色高次谐波产生装置，通过双臂空间光调制器等实现多参数独立调控与实时诊断，具备高通用性。
2024-05-20 physics.ins-det physics.optics
Dynamic Coherent Diffractive Imaging Using Only a Support Constraint in the Complex Plane
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Fujikura Ltd.（藤仓株式会社）；Stony Brook University（石溪大学）；Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）；Northwestern University（西北大学）；Singapore–MIT Alliance for Research and Technology (SMART) Centre（新加坡-麻省理工学院研究与技术创新中心）
本文提出一种仅利用样本动态的时间增量先验，通过近场衍射电影重建时变相位物体的方法，并在空间光调制器和光聚合3D打印实验中验证了其有效性。
2026-05-22 physics.optics
Increased phase precision of spatial light modulators using irrational slopes: Application to attosecond metrology
空间光调制器（SLM）改变光的振幅和相位的能力已经证明了它们对光学和光子学界的宝贵价值。在许多应用中，SLM的位深是由数字处理器决定的主要限制因素。因此，刷新速度和位深度之间通常存在折衷。在这里，我们提出了一种方法，以增加有效的位深度的SLM，利用线性斜率，通常应用于处理零阶效应。这种技术进行了测试，使用两个干涉瞬态吸收光谱设置。通过在气体中产生高次谐波，产生阿秒脉冲的训练和来自紫外线中的固体的谐波，产生在远场中干涉的两个脉冲，提供光学相位的测量。发现精度的增加远远超出了数字处理器在位深度上所规定的限制。
2022-11-18 physics.atom-ph physics.optics
On design of hybrid diffractive optics for achromatic extended depth-of-field (EDoF) RGB imaging
混合成像系统是折射透镜和作为衍射光学元件（DOE）的多级相位掩模（MPM）的同时物理布置。混合设置的有利特性是改进的扩展景深（EDoF）成像和低色差。我们建立了一个完全可微的图像形成模型，以使用神经网络技术来优化成像。在第一阶段，设计框架依赖于基于模型的方法与数值模拟和端到端的MPM和成像算法的联合优化。在第二阶段中，MPM被固定为在第一阶段中发现的，并且使用基于CNN学习的方法通过由空间光调制器实现的MPM来实验性地优化图像处理。本文着重分析了不同的基本光学参数：光圈尺寸、镜头焦距、MPM与传感器之间的距离对成像精度和质量的影响，为设计提供了依据。我们指出，不同的光圈大小，镜头焦距，MPM和传感器之间的距离是第一次考虑端到端的EDOF优化。我们在数值上和实验上比较了可见光波长间隔[400-700]nm和以下EDOF范围的设计：[0.5-100]m用于模拟，[0.5-1.9]m用于实验测试。这项研究涉及的应用程序的混合光学的紧凑型相机的光圈[5-9]毫米和之间的距离MPM和传感器[3-10]毫米。
2022-03-31 physics.comp-ph physics.optics
Zero-Order Diffraction Suppression in Full Field-of-View Computer Generated Holography: A Camera In the Loop Interferometric Approach
Physics Department, Politecnico di Milano（米兰理工大学物理系）；EssilorLuxottica Smart Eyewear Lab（依视路陆逊梯卡智能眼镜实验室）
通过相机回路干涉法实现全视场全息中零阶衍射的高效抑制，提升全息图像质量和实时性能。
2026-01-28 physics.app-ph physics.optics
Quantum enhanced non-interferometric quantitative phase imaging
本文利用量子纠缠和强度传输方程，在非干涉宽场条件下实现对纯相位物体的定量相位成像，无需先验知识且不要求光源相干性，显著降低了相位估计不确定性，并展示了可见光实验验证及其在X射线成像等低剂量场景的应用前景。
2023-04-28 physics.optics quant-ph
Experimental generation of amplitude squeezed vector beams
提出了一种产生振幅压缩高阶矢量光束的实验方法。通过空间光调制器对光进行两次修改，使得通过共线干涉技术产生矢量光束。这种方法的一个主要优点是它避免了系统损失，这是有害的，因为它们会导致连续变量量子系统中的退相干。空间光调制器（SLM）的使用提供了在任意模式阶数之间切换的灵活性。我们的设置的转换效率仅受SLM效率的限制。实验结果表明，在该激光器中可以产生径向折射率为1、方位折射率为3的拉盖尔-高斯（LG）模，具有复杂的偏振结构，量子噪声降低可达-0.9dB $\pm$ 0.1dB。通过测量斯托克斯参量的空间分布，详细研究了相应的偏振结构。
2016-03-02 physics.optics quant-ph
Hybrid Diffractive Optics Design via Hardware-in-the-Loop Methodology for Achromatic Extended-Depth-of-Field Imaging
通过结合计算成像的数字可微模型对衍射光学元件（DOE）轮廓进行端到端优化，由于所得到的物理设置的紧凑性，在新兴应用中获得了越来越多的关注。尽管最近的工作已经显示出这种方法设计光学器件的潜力，但其在物理设置中的性能仍然受到DOE的制造伪影、模拟和所得实验点扩散函数之间的失配以及校准误差的限制和影响。此外，有效设计DOE的数字可微模型的计算负担正在增加，从而限制了可以设计的DOE的大小。为了克服上述局限性，本文提出并研制了一种采用纯相位空间光调制器（SLM）作为编码DOE的宽带成像系统。SLM相位图案和图像重建算法的协同设计是按照端到端的策略产生的，使用配备有定量和定性损失函数的卷积神经网络进行优化。成像系统采用SLM作为DOE和折射透镜的混合光学系统。SLM相位图案通过应用硬件在环技术进行优化，这有助于消除成像的数值建模和物理现实之间的不匹配，因为光传播不是数值建模的，而是物理完成的。在我们的实验中，混合光学实现的SLM相位图案的光学投影在一个透镜平面上的深度范围为0.4- 1.9米。与索尼A7 III和iPhone Xs Max相机等复合多镜头光学器件的比较表明，该系统在全聚焦清晰成像方面具有先进性。
2022-03-30 eess.IV physics.comp-ph physics.optics
All-optical complex field imaging using diffractive processors
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）
提出一种基于深度学习优化衍射表面的全光复场成像仪，无需数字处理即可通过强度传感器直接获取输入场的振幅与定量相位信息。
2024-01-30 cs.CV physics.app-ph physics.optics
Axial HoloTile: Extended Depth-of-Focus of Dynamic Holographic Light Projections
本文将 HoloTile 框架扩展至三维，通过在纯相位 SLM 上生成空间复用的扩展景深类贝塞尔光束，实现了理论衍射效率 100% 的无散斑实时动态图案化，并提供了直接计算光束传播特性的几何分析。
2024-05-31 physics.optics
Looking through walls and around corners with incoherent light: Wide-field real-time imaging through scattering media
通过高散射介质以光学分辨率成像是长期追求的目标，在深部组织成像中具有重要应用。虽然这是许多作品的焦点，但直到最近，这个目标才被认为是不切实际的。自适应光学技术，这是有效的校正弱波前像差，被认为是不够的混浊样本，其中复杂的散斑图案出现和光被散射到大量的模式，大大超过了控制的度数。这一概念在使用空间光调制器（SLM）通过波前整形聚焦穿过混浊介质的相干光的演示之后发生了变化。在这里，我们表明，波前整形使宽视场实时成像通过散射介质与相干或非相干照明，在传输和反射。与最近推出的通过混浊介质成像的方案相比，我们的技术不需要相干源、干涉检测、光栅扫描或离线图像重建。我们的研究结果使波前整形更接近实际应用，并实现了“穿墙”和“绕角”的愿景。
2012-02-09 physics.optics
Single-mode squeezing in arbitrary spatial modes
随着光的压缩态的产生已经成为实验室中的标准技术，人们越来越关注使压缩光束的光学参数适应各个应用的特定要求。已知成像、计量和量子信息可以受益于使用具有定制的横向空间模式的压缩光。然而，到目前为止，实验仅限于在给定的设置内产生几个压缩空间模式。在这里，我们提出了在拉盖尔-高斯和贝塞尔-高斯模式，以及任意的强度模式，所有从一个单一的设置使用空间光调制器（SLM）的单模压缩的产生。所获得的压缩程度主要受SLM引入的初始压缩和衍射损耗的限制，而在测量的边带处没有来自SLM的多余噪声。该实验说明了量子光学中的单模概念，并证明了当前SLM作为压缩光空间整形的灵活工具的可行性。
2016-01-15 physics.optics quant-ph
Spatial, spectral, temporal and polarisation resolved state tomography of light
测量光束的偏振、光谱、时间动态、空间振幅和相位的能力对于研究激光动力学、电信和非线性光学中的基本现象是必不可少的。目前的定性技术只适用于有限的情况。非干涉测量方法通常无法获得空间相位，而相位敏感方法需要辅助参考源或适当的自参考，这两者都不是普遍可用的。无论参考文献如何，破译多个共同传播的非相干场的复杂波前仍然特别具有挑战性。在这里，我们利用量子态层析成像的原理来规避这些限制。一个完整的描述一个未知的光束检索通过测量其时间和光谱分辨的密度矩阵的两个偏振，使用空间光调制器显示投影全息图和单模光纤引导收集到一个高速光电二极管和光谱仪的信号。尽管没有空间分辨率的检测器和强度的唯一字符的收集信号，该方法解决了多个任意的空间场在一个单一的光束，包括其相位和振幅，以及它们的空间相干性。利用相干信息解锁明确确定的频谱和时间演变的相互不相干的字段，即使当这些频谱重叠或具有相同的时间延迟。我们证明了这些标志性的特点丰富的时空和光谱输出的垂直腔面发射激光二极管，到目前为止，抵制使用现有技术的全面分析。
2022-02-04 physics.optics
Self-configuring high-speed multi-plane light conversion
University of Exeter（埃克塞特大学）；The University of Queensland（昆士兰大学）
本文提出了一种自配置高速多平面光转换器，通过现场优化算法和MEMS相位调制器实现快速切换，可高效转换随机散斑输入至确定性模式输出。
2025-01-23 physics.app-ph physics.optics
A Simple and Novel Passive Double-Sensitivity Optical Gyroscope Based on Non-Reciprocal Polarization Techniques
本文提出一种基于非互易偏振技术的全无源双灵敏度光纤陀螺仪架构，通过双正交检测实现无源相位偏置和噪声抑制，仿真显示角度随机游走性能较传统方案提升高达50倍。
2025-06-04 physics.app-ph physics.optics
All-in-fiber dynamic orbital angular momentum mode sorting
提出并实验演示了首个具有超快动态可重构性的全光纤OAM模式分选方法，通过将OAM模式分解为LP模式并干涉重组以确定拓扑电荷，实现了低损耗的模式分选与超快路由，适用于经典与量子信息处理。
2023-06-28 physics.optics quant-ph
