Light Focusing and Two-Dimensional Imaging Through Scattering Media using the Photoacoustic Transmission-Matrix with an Ultrasound Array
我们实现了光声传输矩阵的方法上的二维光声成像系统，使用15 MHz的线性超声阵列。使用一个黑色的叶子骨架作为一个复杂的吸收结构，我们证明了光声传输矩阵的方法可以揭示结构特征，是不可见的，在传统的光声图像，以及选择性地控制光聚焦在吸收目标，导致局部增强的光声信号。
2014-02-03 physics.optics
Broadband Coherent Enhancement of Transmission and Absorption in Disordered Media
研究了宽带或多色光在无序介质中的最佳漫透射和吸收。通过引入描述宽带传输和反射的矩阵，我们建立了一个极值特征值问题，其中最佳输入波前由相应的特征向量给出。我们分析表明，一个单一的波前可以表现出强烈增强的总传输或总吸收的带宽是数量级宽于介质的光谱相关宽度，由于在相干扩散的长程相关性。我们发现解析理论和数值模拟之间的良好协议。
2015-09-10 physics.optics
Strongly Resonant Transmission of Electromagnetic Radiation in Periodic Anisotropic Layered Media
利用各向异性材料可以调整周期性层状介质中的电磁色散，并显著改善其谐振特性。具有分裂成两个部分的光子带边缘（或所谓的分裂带边缘）的周期性结构表现出优异的谐振特性，包括透射谐振的异常高的Q值和边界处的几乎完美的阻抗匹配，即使当单位单元的数量N不大时也是如此。在N=12的形状双折射层的周期性叠层中实现了Q~220的微波传输谐振。
2007-09-25 physics.optics
Understanding multi-layered transmission matrices
本文从理论上研究多层传输矩阵模型，证明稀疏层即可良好拟合，为设计大视场波前整形系统提供乐观前景。
2025-03-31 physics.optics
Manipulating the transmission matrix of scattering media for nonlinear imaging beyond the memory effect
散射介质的透射矩阵（TM）的测量对于成像是非常感兴趣的。它可以通过使用内部参考波前的干涉测量法直接获得。不幸的是，内部参考场被介质散射，这导致散斑，使得TM测量在输出视场上不均匀。我们演示了如何使用TM的固有特性来校正这种效应。对于薄散射介质，我们利用介质的记忆效应和参考散斑来创建校正的TM。对于高散射介质的记忆效应可以忽略不计，我们使用互补的参考散斑组成一个新的TM，不妥协的散斑参考了。利用这种校正，我们证明了大视场的二次谐波产生成像通过厚的生物介质。
2019-04-24 physics.optics
Deterministic light focusing in space and time through multiple scattering media with a Time-Resolved Transmission Matrix approach
本文报道了一种通过测量超短光脉冲在多重散射介质中的时间分辨传输矩阵来表征其传输特性的方法。这种方法是基于使用的空间光调制器连同相干时间选通检测的透射散斑场。利用这个矩阵，我们证明了在介质后的空间和时间中的任意位置处的散射脉冲的聚焦。我们的方法为无序介质中的成像和相干控制的基础研究和应用开辟了新的视角。
2016-10-04 physics.optics
Transmission channels for light in absorbing random media: from diffusive to ballistic-like transport
虽然光的吸收在自然界和应用中无处不在，但问题仍然是吸收如何改变随机介质中的传输通道。数值研究了光吸收对二维无序波导中最大透射通道和最小反射通道的影响。在弱吸收区，当系统长度小于扩散吸收长度时，最大透射通道由扩散输运主导，并且它相当于最小反射通道。它的频率带宽由潜在的准模宽度决定。然而，当吸收较强时，光在最大透射通道中的输运经历急剧转变，成为弹道式输运。它的频率带宽随着吸收而增加，并且精确的缩放随着样品的实现而变化。最小反射通道变得不同于最大透射通道，并且变得由吸收主导。与直觉相反，我们在一些样品中观察到最小反射本征值随吸收而增加。我们的结果表明，强吸收将随机介质中的开放通道从扩散型转变为弹道型。
2014-01-22 physics.optics
Modification of light transmission channels by inhomogeneous absorption in random media
光学吸收是无所不在的，并且经常在空间中不均匀地分布。数值研究了高散射介质中非均匀吸收对光传输本征通道的影响。在弱吸收状态下，传输通道的空间分布保持与没有吸收的空间分布非常相似，并且非均匀吸收的效果可以比均匀吸收更强或更弱，这取决于局部吸收区域与通道的场强度最大值的空间重叠。在强吸收区，高传输通道将能量流重定向以绕过吸收区，从而使损耗最小化。无论吸收区的位置如何，非均匀吸收对高传输信道的衰减都低于均匀吸收对高传输信道的衰减。前者的透射特征值的统计分布变得比后者更宽，这是由于在高透射下尾部更长。由于最大透射通道在绕过吸收区方面是最有效的，因此其透射率与平均透射率的比率随着吸收而增加，最终超过没有吸收的比率。
2015-03-03 physics.optics
Measuring the Transmission Matrix in Optics : An Approach to the Study and Control of Light Propagation in Disordered Media
介绍了一种光学中复杂介质单色传输矩阵的实验测量方法。这种方法是基于空间相位调制器连同相机上的全场干涉测量。我们确定了厚随机散射样品的透射矩阵。我们表明，该矩阵具有良好的协议与随机矩阵理论的统计特性，并允许通过随机介质的光聚焦和成像。这种方法可能对复杂介质的介观性质有重要的认识。
2010-01-18 physics.optics
Control of light transmission through opaque scattering media in space and time
我们报告的第一个实验演示相结合的空间和时间控制的光轨迹通过不透明的介质。该控制通过单独操纵入射波前的空间自由度来实现。作为一个应用，我们证明了本方法是能够形成带宽有限的超短脉冲，否则随机传输的光与可控的相互作用时间的脉冲与介质。我们的方法为复杂介质中光传播的基础研究提供了一种新的工具，并具有在纳米和生物光子学中的相干控制、传感和成像的应用潜力。
2010-11-27 physics.optics
Effect of experimental parameters on optimal transmission of light through opaque media
空间光调制器（SLM）控制光通过不透明介质的传输是一种较新的实验方法，在各个领域有着广泛的应用。虽然有一个激增的研究技术，有很少的工作报告，考虑到各种实验参数对优化效率的影响。在这项研究中，我们探讨了各种实验条件对优化的影响，并发现强度增强取决于调制通道的数量，相位阶跃的数量，反馈积分半径，光束光斑的大小，和活动SLM面积。我们还开发了一个模型，基于高斯光束的传播与随机相位前，占大多数的测量效果。
2015-02-27 physics.optics
Controlling Light Through Optical Disordered Media : Transmission Matrix Approach
利用空间光调制器和相移干涉测量方法，对光学多重散射介质的单色透射矩阵进行了实验测量。TM包含任意塑造散射输出场或通过介质检测图像所需的所有信息。我们面对这些应用程序的理论和实验，我们研究的重建方法上的噪声的影响。我们还从TM中提取了介质的统计特性和光在其中的输运信息，特别是能够分离出记忆效应（ME）的贡献并测量其衰减长度。
2011-11-15 physics.optics
Controlling Light Transmission Through Highly Scattering Media Using Semi-Definite Programming as a Phase Retrieval Computation Method
介绍了复半定规划（SDP）作为一种新的相位恢复方法，使单色光通过高散射介质的传输控制。在简单的光学设置中，空间光调制器用于生成相位调制波前的随机序列，并且在相机上获取透射光中的所得强度散斑图案。SDP算法允许从该仅强度测量序列计算系统的复传输矩阵，而不需要参考光束。一旦确定了传输矩阵，就计算出将入射光束聚焦到散射介质远侧上的任何位置或位置序列的最佳波前，而不需要任何后续测量或波前整形迭代。所需的测量次数和焦点处强度的增强程度由空间光调制器控制的像素数量决定。
2017-05-01 physics.optics
Transmission matrix approaches for non-linear fluorescence excitation through multiple scattering media
提出了几种矩阵方法来控制超短光脉冲照射下光在多重散射介质中的传播。这些矩阵可以用光谱或时间分辨率记录。由于波前整形，时间和空间重新聚焦已被证明。在这项工作中，我们研究如何利用这些不同的方法来增强双光子激发荧光过程。我们首先比较了微米大小的隔离荧光珠的不同技术。然后，我们展示了点扫描成像的荧光微珠位于厚的散射介质后，在深度，传统的成像将是不可能的，因为散射效应。
2018-06-07 physics.optics
Controlling transmission eigenchannels in random media by edge reflection
传输本征通道和相关本征值是随机介质中波传播的一个完整的理论依据，近年来已成为理论光学和应用光学的一个重要课题。在这里，我们证明，无论是分析和数值，在准一维（$1$ D）扩散样品，其行为主要是由样品边缘的反射，而不是由反射系数本身的绝对值的不对称性。我们发现，存在着一个阈值的不对称参数，低于该阈值存在高传输本征信道，引起的传输本征值，$ρ({\cal T}\rightarrow 1)\sim(1-{\cal T})^{-\frac{1}{2}}$的分布中的奇异性。在阈值处，$ρ({\cal T})$表现出具有明显奇异性$\sim(1-{\cal T})^{-\frac{1}{3}}$的临界统计;在阈值以上，高传输本征信道消失，并且对于超过最大传输本征值的${\cal T}$，$ρ({\cal T})$消失。我们表明，这种统计行为的传输本征值可以解释的有效腔（谐振腔），类似于那些在其中的状态被困在$1$ D强安德森局域化。特别地，$ρ( \mathcal{T}) $ -跃迁可以映射到具有从样品中心到具有较强反射的边缘的完美透射率的谐振器的洗牌上。我们还发现了一个类似的过渡在$1$ D分层样品的共振透射率的分布。这些结果揭示了扩散系统中高透射本征通道与$1$ D强安德森局域化之间的物理联系。它们为实际有用的应用开辟了一个新的机会：通过调整不透明介质与环境的耦合来控制其透明度。
2015-06-11 physics.optics
Asymmetric transmission of linearly polarized light at optical metamaterials
我们实验证明了一种三维手性光学超材料，它对向前和向后传播的线性偏振光表现出不对称的传输。观察这种新的效应需要一种由没有任何旋转对称性的三维手性亚原子组成的超材料。我们的分析是支持任意复杂的，有损耗的介质，允许推导出一个简单的标准，在任意极化基地的非对称传输的传输矩阵的系统调查。与物理直觉相反，在这种三维和低对称性的超材料中，偏振本征态一般不服从固定关系，并且相关的传输矩阵不能对称化。
2010-05-11 physics.optics
Measuring large optical reflection matrices of turbid media
本文报道了一种高度无序介质的大光学反射矩阵的测量方法。入射到混浊样品上的光场由空间光调制器控制，并且从样品反射的相应场使用全场迈克尔逊干涉法测量。测量的RM中的模式的数量被设置为超过散射介质中的可分辨模式的数量。我们成功地研究了RM中的细微的内在相关性，这与随机矩阵理论的理论预测一致，当考虑到有限的数值孔径对RM的本征值分布的影响时。入射能量进入散射介质的增强传递的可能性也检查从本征值分布，这保证了有效的光治疗应用。
2015-03-06 physics.optics
Controlling light in complex media beyond the acoustic diffraction-limit using the acousto-optic transmission matrix
用光研究复杂样品的内部结构是一项重要的任务，但由于光散射，这是一项艰巨的挑战。虽然多重散射引起的复杂光学畸变可以通过介质的散射矩阵的知识有效地消除，但是该矩阵通常是未知的，并且在所有感兴趣的点处不存在荧光或吸收探针的情况下不能以高分辨率测量。为了克服这些局限性，我们在这里介绍的声光传输矩阵（AOTM）的概念。利用超声波在复杂样品中的近无散射传播，我们非侵入性地测量超声编码的，空间分辨的光学散射矩阵。我们表明，奇异值分解分析的AOTM，获得使用单个或多个超声波束，允许控制光学聚焦超过散射介质中的声衍射极限。我们的方法提供了一个通用的框架，分析声光实验，非侵入性的，高分辨率的复杂介质的研究。
2017-07-08 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
Fluctuations and correlations of transmission eigenchannels in diffusive media
扩散系统的传输本征通道的选择性激发使得能够操纵其内能分布。然而，到目前为止，本征通道的空间分布的波动和相关性仍然是未知的。在这里，我们表明，高传输本征通道的深度配置文件表现出低的实现到实现的波动。此外，我们的实验和数值研究揭示了通道间的相关性，这是低传输本征通道的存在。由于高传输本征通道是鲁棒的，并且独立于其他本征通道，因此它们可以可靠地将能量传递到混浊介质的深处。
2020-10-14 cond-mat.dis-nn physics.optics
Translation correlations in anisotropically scattering media
通过波前整形来控制光在散射介质中的传播对于广泛的通信和成像应用具有很大的希望。然而，当输入和输出散射波前之间的映射（即传输矩阵）未知时，找到正确的波前来成形是一个挑战。传输矩阵中的相关性，特别是所谓的记忆效应，已经被用来解决这个限制。然而，传统的记忆效应适用于距离目标一定距离的薄散射层，这排除了其在厚散射介质（如雾和生物组织）中的使用。在这里，我们从理论上预测和实验验证厚各向异性散射介质内的新的传输矩阵的相关性，生物医学成像和自适应光学的重要影响。
2015-06-09 physics.optics
Coherent control of total transmission of light through disordered media
我们展示了通过对输入光的波前进行整形来实现对光在随机介质中的总透射率的数量级相干控制。要了解如何在一个宽板上的有限照明区域影响总传输的最大值，我们开发了一个模型，基于随机矩阵理论，揭示了长程相关性的作用。它的预测得到了数值模拟的证实，并为实验结果提供了物理见解。
2013-12-03 cond-mat.dis-nn physics.optics
Broadband Control of Light through Complex Media via Automatic Self-Referencing Transmission Matrix Characterisation
School of Electrical Engineering and Computer Science, The University of Queensland（昆士兰大学电气与计算机工程学院）
本文提出基于空间态层析的自动自参考传输矩阵测量技术，规避传统外部参考的限制，在多模光纤不同光源 regime 下实现完整传输矩阵恢复与高保真光束整形，拓展复杂介质光控制至宽带应用。
2026-08-03 physics.optics
Homogenization of Layered Media: Intrinsic and Extrinsic Symmetry Breaking
周期性电磁结构的一般均匀化过程，当应用到分层介质与非对称晶格细胞，产生一个有效的磁电耦合张量。即使在经典有效介质理论失效的情况下，也能得到透射和反射的精确结果。当从两个相对侧照射非对称结构时，磁电耦合占反射和透射中的对称性破缺。
2020-03-18 physics.optics
Getting beneath the surface of opaque media: universal structure of transmission eigenchannels
由于探索不透明材料的愿望通常会受到波的多次散射的阻碍，因此注意力集中在波场的传输矩阵上。该矩阵给出了传输和电导的最充分的帐户，并使传输通量的控制，但是，它不能解决样品内的传输矩阵的本征通道的空间分布的基本问题。在这里，我们得到了一个普遍的表达式的平均配置的能量的传输本征通道的扩散波的辅助本地化长度确定相应的传输本征值。每个本征通道的空间分布被示出为广义扩散方程的解。这些结果揭示了传输本征通道的丰富结构，使波的传播和能量分布的随机介质中的控制。
2015-02-12 cond-mat.dis-nn physics.optics
Reciprocity-induced symmetry in the round-trip transmission through complex systems
互易性是波动物理学的一个基本原理，直接关系到交换输入和输出时通过系统传输的对称性。相干传输矩阵是描述波在一般介质中传输特性的一种简便方法。在这里，我们证明了复杂介质的光学互易性质，通过探索他们的TM属性。我们测量了相位校正TM的前向和往返传播通过一个循环的1米长的阶跃折射率多模光纤（MMF），以实验验证前向和后向传输之间的转置关系。这种对称性阻碍了直接从往返TM的近端测量进行MMF校准。此外，我们展示了如何通过数字光学相位共轭的MMF聚焦受到系统损耗的影响，因为时间可逆性依赖于功率守恒。这些见解可以通过复杂介质和光子系统中波的相干控制来开发新的成像技术。
2020-07-14 physics.optics
Polarization-Resolved Transmission Matrices of Specialty Optical Fibers
本文详细描述了一种测量特种光纤全偏振分辨透射矩阵的完整实验装置，引入基于Levenberg-Marquardt算法的漂移补偿新方法，并验证了相位到幅度整形技术在多模光纤远端成像中的有效性。
2024-05-31 physics.optics
Plane-Wave Reflection and Transmission at Arbitrarily Oriented and Charged Planar Interfaces between Lossy Isotropic Media
本文提出了一种计算带电平面界面处平面波反射和透射的通用算法，通过复波矢量分解和复角定义，实现对复波矢量和电场的快速准确计算，并应用于遥感和电磁波吸收领域。
2026-02-21 physics.optics
Nonreciprocal Transmission in Nonlinear PT-Symmetric Metamaterials Using Epsilon-near-Zero Media Doped with Defects
非互易传输形成了光二极管和隔离器的基本工作机制，需要打破洛伦兹互易定律。在这项工作中，强非互易传输证明了通过使用紧凑的非线性宇称时间（PT）对称系统的基础上的ε近零（ENZ）材料光子掺杂的增益和损耗的缺陷和分离的空气隙。由于缺陷中的强电场限制，该可缩放配置的非线性响应在相对低的光强度下被触发。从相反的入射方向激发时实现的极端不对称的场分布，结合所提出的系统的增强的非线性特性，导致显着的自感非互易传输。级联配置与优化的几何尺寸用于实现自诱导非互易传输与最大的对比度，理想的设计新的全光二极管。所提出的鲁棒非互易响应发生在一个频率稍微偏离异常点，但没有打破PT对称相位，不同的相比，以前的作品。这项工作的结果可以有大量的应用，如非互易性涂层，用于保护源或其他敏感设备免受外部脉冲信号，循环器和隔离器。
2019-07-30 physics.optics
Light Focusing through Dynamic Media via Real-Valued Intensity Transmission Matrix
本文系统研究了实值强度传输矩阵（RVITM）在动态散射介质中的光聚焦性能，表征了聚焦增强与速度的权衡，并在去相关时间短至13 ms的猪肝组织中用33 ms运行时间实现了有效聚焦，为生物医学非侵入光控制提供了实用指导。
2025-11-10 physics.optics
High-performance transmission of optical vortices through scattering media with opaque-lens field transformation theory
生物组织的光散射问题一直阻碍着涡旋光束在生物医学领域的应用。近年来，波前整形技术在通过散射介质聚焦结构光场方面显示出了巨大的潜力。本文提出了一种新的理论来描述不透明透镜的场变换特性。该理论使得通过良好地设计入射场来产生具有指定幅度和相位轮廓的焦点成为可能。我们通过实验产生具有不同拓扑电荷的甜甜圈形焦点来验证该理论的有效性，并且焦点与理论预测很好地匹配。同时，我们还分析了该方法的局限性，揭示了介质厚度和入射场接受空间带宽之间存在权衡。该方法将为涡旋光束在光学和动力学领域的深层组织应用提供新的研究思路，对许多潜在的生物光子学技术具有重要意义。
2020-04-04 physics.optics
Transmission Lines Emulating Moving Media
在本文中，我们展示了如何在移动磁介质中的电磁现象，可以模拟使用人工复合结构在休息。特别是，我们引入非互易周期性加载传输线，它支持在运动介质中遵循与平面电磁波相同规则的波。因为实际的物理结构是静止的，在这些传输线中，对速度值没有基本的限制，速度值可以取大于光速的值，甚至可以取复值（考虑时谐状态下的复振幅）。一个“移动”传输线的单元格的一个例子电路，并进行了数值和实验分析。对复合左右手主线的特殊情况也进行了数值研究。除了基本的兴趣，这项研究是相关的潜在应用，在实现工程材料的各种电磁场的转换。
2014-10-01 physics.class-ph physics.optics
Backscatter analysis based algorithms for increasing transmission through highly-scattering random media using phase-only modulated wavefronts
最近的理论和实验进展揭示了在强后向散射随机介质中存在所谓的“完全透射”波前，其透射系数接近1。这些完全透射的本征波前可以通过空间振幅和相位调制来合成。在这里，我们考虑使用相位调制波前的传输增强的问题。我们开发了物理上可实现的迭代和非迭代算法，通过这种随机介质使用后向散射分析增加传输。我们从理论上表明，尽管只有相位调制约束，非迭代算法将实现至少约25 $π$ %或约78.5%的传输假设有至少一个完美的传输本征波前和传输矩阵的奇异向量服从最大熵原理，使它们是各向同性随机的。我们用完全光谱精确的模拟器数值分析了二维相位调制传输的极限，并提供了严格的数值证据，证实了我们在具有周期性边界条件的随机介质中的理论预测，该介质由数十万个非吸收散射体组成。我们通过数值模拟表明，我们已经开发的迭代算法收敛迅速，产生高透射波前使用相对较少的测量的后向散射场。具体地，在非迭代算法产生约78.5%的透射率但需要测量整个模态反射矩阵的情况下，最佳性能的迭代算法仅使用15-20次测量就产生约70%的透射率。
2014-06-20 cond-mat.dis-nn physics.optics
Transmission eigenchannels and the densities of states of random media
我们在微波测量和计算机模拟表明，传输矩阵的每个本征通道的状态密度（DOS）的贡献是与角频率的复合相移的导数。从传输本征通道确定的DOS的测量的准确性确认的协议与DOS从现场分解成模式。在安德森局域化转变中，作为无核数基础的DOS的分布被显著加宽。我们发现了一个交叉从常数到指数标度的波动规范化的DOS的平均值。这些结果阐明了复杂介质中散射、储能和动力学之间的关系。
2015-02-12 cond-mat.dis-nn physics.optics
Scanning a focus through scattering media without using the optical memory effect
波前整形使得可以通过不透明的散射材料形成焦点。在某些情况下，可以使用光学记忆效应在小距离上扫描该焦点。然而，在许多感兴趣的情况下，光学记忆效应具有有限的范围或甚至太小而无法测量。在这种情况下，人们通常采取测量样品的全透射矩阵（TM）来完全控制光透射。然而，这个过程是耗时的，并且可能并不总是可行的。我们介绍了一种新的方法，聚焦和扫描的焦点在任何任意位置的介质后面的传输矩阵，称为稀疏场聚焦（SFF）的测量只有一个子集。利用SFF，扫描范围不限于记忆效应，并且不需要测量完整的传输矩阵。我们的实验结果与我们的理论模型吻合得很好。我们期望这种方法能在散射介质成像中得到应用，特别是在光记忆效应范围较小时。
2019-08-22 physics.optics
Learning Direct and Inverse Transmission Matrices
CNR-NANOTEC, Institute of Nanotechnology（意大利国家研究委员会纳米技术研究所）；Sapienza University（罗马第一大学）
线性问题出现在各种学科和他们的应用传输矩阵恢复是生物医学成像中最具挑战性的挑战之一。它的知识将任何随机介质变成一种光学工具，可以通过无序聚焦或传输图像。在这里，转换成一个统计力学公式的输入输出问题，我们研究如何推理协议可以学习的传输耦合的伪随机最大化。将线性回归与热力学联系起来，我们提出了一个创新的框架来解决散射之谜。
2019-02-02 cs.LG physics.comp-ph physics.optics
Temporal light control in complex media through the singular value decomposition of the time-gated transmission matrix
超短光脉冲在多重散射介质中传播的复杂时间行为可以通过时间选通传输矩阵进行实验表征。使用空间光调制器，我们在这里证明，该矩阵的奇异向量的注入使我们能够最佳地控制能量沉积在任何可控的延迟时间。我们的方法提供了多光谱光散射的基本方面的见解，并可以在成像或相干控制中找到应用。
2022-02-03 cond-mat.dis-nn physics.optics
Perfect Transmission through Disordered Media
波通过随机选择的“一堆板”的传输通常随板的数量呈指数下降，这一现象与安德森局域化密切相关。在明显的矛盾，我们构建无序的平面介电常数的配置文件是复杂的价值观（即有反应和耗散属性），似乎随位置随机变化，但单向反射的所有角度的入射，并表现出传输系数的统一。我们对比这些复值的“随机”平面介电常数配置文件与一个家庭的实值，双向无反射和完美的传输无序介电常数配置文件，功能只为一个单一的入射角和频率。
2017-04-28 physics.class-ph physics.optics
Seeing through multimode fibers with real-valued intensity transmission matrices
通过多模光纤的图像传输一直是一个领域的巨大利益驱动的微型内窥镜在生物医学和更高的速度和容量的电信的需求。传统上，复值传输矩阵是通过实验获得的，以连接多模光纤的输入和输出光场用于图像检索，这使实验设置复杂化并增加了计算复杂度。在这里，我们报告了一个简单的和高速的图像检索方法的基础上，我们发现了一个伪线性的输入和输出的多模光纤的光强分布。研究了图像像素数、光纤纤芯直径和数值孔径等关键参数对图像检索的影响。我们进一步证明，各种各样的输入二进制图像可以忠实地检索使用这种方法从测量的输出散斑图案，有希望是有用的高度小型化的内窥镜在生物医学和空间模式分割多路复用在电信。
2020-06-11 eess.IV physics.optics
Control of mesoscopic transport by modifying transmission channels in opaque media
虽然在受限几何形状中控制粒子扩散是自然和人工系统都采用的流行方法，但它尚未被广泛用于控制随机介质中的光传输，其中波干涉效应起着关键作用。透射本征通道不仅决定了光在无序系统中的传播，而且决定了光在无序系统中能量的集中程度。在这里，我们提出并证明了一种有效的方法来修改这些通道，其结构被认为是通用的，在传统的扩散波导。通过调整波导的几何形状，我们能够改变传输本征通道的空间分布显着和确定性的通用。此外，通过使波导横截面逐渐变细，传播信道可以被转换为渐逝信道，反之亦然。我们的方法不仅允许控制透射光和反射光，而且允许控制散射系统内部的能量密度的深度分布。在特定的几何形状中，创建完美的反射通道，并且它们进入混浊介质的大穿透深度以及探测光到输入端的完全返回将极大地有益于感测和成像应用。吸收以及几何形状可以进一步用于调谐随机系统内的能量通量的衰减长度，这在具有均匀横截面的普通波导中无法实现。我们的方法只依赖于受限的几何形状，不需要任何修改的内在无序，因此它适用于各种系统，也适用于其他类型的波。
2015-11-28 physics.optics
Pathlengths of open channels in multiple scattering media
我们报告的光谱宽度的光学测量开放的传输通道中的三维扩散介质。通过使用重复的数字光学相位共轭有效地耦合到开放的传输通道来增强通过样品的光传输。通过提高透射率、固定入射波前和扫描激光波长等方法研究了其光谱特性。通过测量透射场来提取场的关联函数和总透射的增强。我们发现，优化的总传输导致显着增加的场关联函数的频率宽度。此外，我们发现，增强的传输持续在一个更大的频率带宽。这个结果表明，在扩散制度的开放通道是光谱宽得多，比以前的测量在本地化制度建议。
2016-08-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Transverse localization of transmission eigenchannels
传输本征通道是扩散介质中相干波输运的基石，选择性激发单个本征通道可以导致不同的输运行为。一个重要的，但了解甚少的属性是每个本征通道，这是关键的耦合进出it.here，我们发现，传输本征通道的无序板具有本地化的入射和传出的配置文件，即使在远离安德森局域化的扩散制度。这种横向局部化是由互易性、空间模式的局部耦合和散射波的非局部相关性的组合引起的。实验上，我们观察到这样的本地化，尽管有限的照明区域的签名。我们的研究结果揭示了本征通道的内在特性，在开放的平板几何形状，通常用于通过混浊介质的成像和能量传输的应用程序。
2018-06-07 physics.optics
Statistics and control of waves in disordered media
本文回顾了无序介质中波传播的标度理论和传输矩阵方法，并通过微波测量、随机矩阵理论和数值模拟研究了透射统计、聚焦控制及透射本征通道的能量密度分布。
2015-05-03 cond-mat.dis-nn physics.optics
Finite-Difference Time-Domain Simulation of Wave Transmission Through Space-Time-Varying Media
本文系统研究了时空变化介质的FDTD数值建模方法，给出了TM和TE波斜入射下的差分格式、稳定性条件及边界条件，并通过示例展示了其应用潜力。
2024-11-23 physics.app-ph physics.optics
Topological phase singularities in light reflection from non-Hermitian uniaxial media
该研究理论分析吸收性单轴电介质中 p 偏振光完美透射伴随的反射相位奇点，推导解析判据并揭示其拓扑荷及参数动力学。
2023-12-06 physics.optics
Entanglement-enabled image transmission through complex media
Sorbonne Université, CNRS, Institut des NanoSciences de Paris, INSP（索邦大学，法国国家科学研究中心，巴黎纳米科学研究所）；Laboratoire Kastler Brossel, ENS-Universite PSL, CNRS, Sorbonne Universite, College de France（卡斯特尔-布罗塞尔实验室，巴黎高等师范学院-PSL大学，法国国家科学研究中心，索邦大学，法兰西学院）
本文提出一种基于量子纠缠的图像传输方法，通过波前塑造将复杂介质转化为量子-经典图像滤波器，实现对特定图像的保真传输，同时使经典光信号完全散射。
2026-03-17 physics.optics quant-ph
Image Transmission Through an Opaque Material
光学成像依赖于照亮物体、收集和分析其散射或透射的光的能力。通过复杂的介质，如生物组织的传播到目前为止被认为是降低可达到的深度以及成像的分辨率，因为多次散射。这就是为什么这些媒体通常被认为是不透明的。最近，我们已经证明，可以测量复杂的介观光传输通道，使光穿过这样一个不透明的介质。在这里，我们表明，我们可以最佳地利用这些信道相干传输和恢复具有高保真度的任意图像，独立的传播的复杂性。
2010-09-23 physics.optics
Deep learning enabled design of complex transmission matrices for universal optical components
最近在光子学为基础的量子，神经形态和模拟处理的突破，指出了完全可编程的纳米光子器件的新方案的需要。基于干涉仪网格的通用光学元件是这些新技术中的许多技术的基础，然而，这是以与有限的芯片面积相比非常大的总体占用面积为代价实现的，从而限制了这种方法的可扩展性。在这里，我们考虑使用多端口多模波导的复杂传输矩阵的低损耗可编程元件的超紧凑平台。我们提出了一种深度学习逆网络方法，使用弱散射扰动模式来设计任意传输矩阵。所展示的技术允许在一个多端口设备的强度和相位的控制在一个四个订单减少设备的足迹相比，传统技术，从而打开了大门，大规模集成的通用网络。
2020-12-08 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
Mutual Coherence of Polarized Light in Disordered Media: Two-Frequency Method Extended
本文研究了一般随机双各向异性介质中电磁波的两点相关问题，介质的本构张量是复厄米特正定或负定矩阵。介绍了极化波双频Wigner分布（2f-WD）的一种简化形式，并从麦克斯韦方程组导出了封闭形式的Wigner-Moyal方程。从Wigner-Moyal方程出发，采用多尺度展开方法，导出了背景任意变化的弱无序区中，相应的$2\times 2$相干矩阵的双频辐射转移（2f-RT）方程.在双折射介质中，相干矩阵变为标量，而2f-RT方程由于不存在退偏而采取标量形式。对空间各向异性介质提出了一种傍轴近似。各向同性，手征，单轴和gyrotropic介质的例子进行了讨论。
2007-10-01 physics.optics
Transmission-matrix-based point-spread-function engineering through a complex medium
本文提出了一种任意设计透射相干光通过散射样品后的空间分布的方法。我们计算一个运营商的实验测量的传输矩阵的基础上，通过数值上增加一个任意的掩模在傅立叶域之前的聚焦。我们证明了该技术的实力，通过几个例子：传播贝塞尔光束，从而产生的焦点小于衍射限制散斑颗粒，甜甜圈光束，螺旋光束。我们的特点实现的焦点的3D配置文件，并分析了该技术的基本限制。我们的方法概括了随机介质的傅立叶光学概念，并通过混浊介质的超分辨率成像打开了特别有趣的观点。
2016-09-01 physics.optics
Enhanced nonlinear imaging through scattering media using transmission matrix based wavefront shaping
尽管在通过复杂散射介质或在复杂散射介质内部的波前控制方面取得了巨大进展，但一些限制阻止了生物组织中非线性成像的实际可行性。虽然非线性信号的优化可能会受到低信噪比条件和大穿透深度处的可能伪影的影响，但它仍然主要用于多次散射机制，因为它提供了引导星机制以及时空失真的内在补偿。在这里，我们展示了宽带照明条件下的传输矩阵（TM）为基础的方法的好处，执行非线性成像。使用超短脉冲照明的光谱带宽可比，但仍然低于散射介质的光谱宽度，我们表现出强烈的非线性增强的几个数量级，通过厚度的几个运输平均自由程，这对应于毫米的生物组织。此外，线性TM重聚焦与快速扫描非线性成像兼容，并可能与基于声学的方法兼容，这为散射介质深处的非线性显微镜铺平了道路。
2016-03-23 physics.bio-ph physics.optics
Impact of surface reflection on transmission eigenvalue statistics and energy distributions inside random media
表面反射对通过随机介质的透射率和随机介质内的能量分布的影响通常用开放样品的输入端和输出端的边界外推长度$z_b, z_b'$来描述，该长度是样品内的能量密度外推为零时超出样品表面的距离。样品边界处反射的重要性在透射率的缩放中起着关键作用。在这里，我们考虑的影响，表面反射的传播扩散波的透射本征值（DTE）的分布的修改。我们回顾了我们的发现，在分析形式的DTE的样本长度等于$|z_b-z_b'|$点的过渡。对于边界反射较强的非对称性，最高透射本征值严格小于1。样品内部的平均透射率和能量密度分布仍然可以用样品长度$L$和样品两侧的边界外推长度$z_b, z_b'$来描述。对于局域波，我们发现样本内的能量密度分布是一个片段的分布，将在一个较长的样本长度$L+z_b+z_b'$。这些结果提出了通过改变边界反射率来控制扩散系统和局域系统中的波干涉的新方法。
2016-10-14 cond-mat.dis-nn physics.optics
Electromagnetic reflection, transmission and energy density at boundaries of nonlocal media
我们考虑一个半无限空间色散介质具有不等的横向和纵向磁化率。边界效应的特征在于传播到表面的材料中的偏振波的任意反射系数。这些系数的具体值对应于麦克斯韦方程的各种附加边界条件（ABC）。我们推导出在边界处的电磁反射和透射系数，并研究它们对材料参数和ABC的依赖性。我们还研究了介质外的电磁零点和热谱能量密度。非局部响应消除了局部模型中存在的光谱能量密度的边界发散。的光谱能量密度显示出很大的依赖于横向和纵向磁化率之间的差异，即使在距离边界高达10 nm。
2017-01-06 physics.optics quant-ph
Iterative, backscatter-analysis algorithms for increasing transmission and focusing light through highly-scattering random media
散射阻碍了光通过随机介质的通道，因此限制了光学技术用于传感和成像的有用性。因此，用于增加光通过这种随机介质的透射的方法是令人感兴趣的。在此背景下，最近的理论和实验进展表明，存在一些高透射本征波前的透射系数接近1强后向散射随机介质。在这里，我们用完全光谱精确的模拟器在2-D中对这种现象进行了数值分析，并提供了严格的数值证据，证实了这些高度透射的本征波前在具有周期性边界条件的随机介质中的存在，这些随机介质由数十万个非吸收散射体组成。出于生物成像应用程序，它是不可能测量的传输场，我们开发物理上可实现的算法，通过这种随机介质使用后向散射分析增加传输。我们通过数值模拟表明，该算法收敛迅速，产生一个接近最佳的波前在短短几次迭代。我们还开发了一种算法，该算法结合了这些高度传输的本征波前从后向散射分析中获得的知识，在一个点上的强度测量，以产生一个接近最佳的焦点与显着较少的测量比不利用这些信息的方法。
2014-06-20 cond-mat.dis-nn math-ph math.MP
