Imaging outside the box: Resolution enhancement in X-ray coherent diffraction imaging by extrapolation of diffraction patterns
相干衍射成像是一种高分辨率的成像技术，其潜力可以大大提高通过应用这里提出的外推方法。我们证明了增强的分辨率的非周期性物体重建从实验X射线衍射记录，其中包含约10%的缺失信息，包括在衍射图案的中心的像素。一个衍射图案外推超出检测器的区域，因此，该对象被重建在一个增强的分辨率和更好的协议与实验振幅实现。讨论了迭代程序的最佳参数和外推程序的限制。
2015-10-24 physics.optics
Coherent temporal imaging with analog time-bandwidth compression
我们介绍了相干时间成像的概念和它与变形拉伸变换相结合。新系统可以测量快速波形的时间轮廓以及它们的频谱在实时和高吞吐量。我们表明，相干检测和翘曲的时间-频率映射的组合也执行时间带宽压缩。通过在不牺牲光谱分辨率的情况下减少时间宽度，它解决了实时仪器中的大数据问题。该方法是最近证明的变形拉伸变换的时间成像的第一个应用程序。使用这种方法可以捕获超出光谱仪分辨率的窄光谱特征。同时，输出带宽和记录长度被最小化。相干检测允许时间成像和色散傅里叶变换系统在传统的远场以及近场机制中操作。
2013-11-04 physics.optics
Continuous-wave coherent imaging with terahertz quantum cascade lasers using electro-optic harmonic sampling
我们展示了一个相干成像系统的基础上太赫兹（THz）频率的量子级联激光器（QCL）相位锁定到近红外飞秒激光梳。相位锁定，使相干电光采样的连续波辐射的QCL通过产生外差拍频信号。我们使用这个拍音信号演示光栅扫描相干成像使用QCL发射在2.5太赫兹。在该频率下，我们的系统的检测本底噪声为3 pW/Hz，并且长期相稳定性<3度/h，受到设备的机械稳定性的限制。
2013-04-11 physics.optics
Phase-controlled dual-comb coherent anti-Stokes Raman spectroscopic imaging
相干拉曼显微镜通过询问生物分子的固有振动来提供无标记成像。然而，高化学特异性和高成像速度之间的权衡目前存在于从光谱学到光谱成像的过渡中，当捕获复杂生命系统中的动态时。在这里，我们提出了一个新的概念，在双梳计划，以大大击败这种权衡，并促进高分辨率宽带相干反斯托克斯拉曼光谱成像的基础上下变频，自动变化的延迟时间在光谱聚焦激发。振动显微光谱的快速测量在亚微秒尺度上的光谱跨度~700 cm-1与固体信噪比提供了访问的指纹区域内的良好解析的分子签名。我们证明了这种高性能的光谱成像的空间不均匀分布的化学物质，以及在植物细胞中的类胡萝卜素积累。这种技术提供了一个前所未有的宽带CARS成像与数百kHz的帧速率使用现有的1 GHz振荡器的路线。
2017-02-11 physics.optics
Coherent microscopy by laser optical feedback imaging (LOFI) technique
介绍了激光光学反馈成像（LOFI）技术在相干显微术中的应用。这种使用频移光学反馈的简单而有效的技术需要扫描样品以获得图像。讨论了检流镜扫描引起的渐晕、场曲等对幅相信号的影响。提出了一种简单的基于相位图像的监测方法，以找到扫描器的最佳位置。最后，一些实验结果说明这种技术。
2012-06-19 physics.optics
Complete control, direct observation and study of molecular super rotors
极快旋转的分子在其旋转中携带的能量比任何其他自由度都要多得多，被称为“超级转子”。据推测，超级转子可能表现出许多独特的性能。理论研究表明，超高速分子旋转可以改变分子在固体表面的散射特性，改变分子在外场中的运动轨迹，使超高速转子在碰撞中保持稳定，并导致气体涡旋的形成。提出了利用超快纺丝实现分子冷却和选择性化学键断裂的新途径。使大量分子快速、定向和同步旋转是相当具有挑战性的。一种用“光学离心机”加速分子旋转的有效方法已经被提出并成功实施，但迄今为止只报道了超级转子的间接证据。在这里，我们展示了第一次直接观察到的分子超转子，并研究其光谱，动力学和磁光特性。使用离心技术，我们控制旋转激发的程度和检测分子旋转与高光谱和时间分辨率。频率分辨检测使我们能够绘制出极端旋转水平的能量，比室温极限高两个数量级，并量化离心畸变的发生。飞秒时间分辨率揭示了高度相干的旋转动力学与较低的去相干率在较高的值的分子角动量，和由于旋转引起的化学键拉伸的分子转动惯量的增加。在外加磁场的作用下，分子的超快旋转导致了分子系综的光学双折射。
2013-06-10 physics.atom-ph physics.chem-ph physics.optics
Decoupling Spatio-Temporal Dynamics: Microvibration Imaging Using Coherent Detection Ghost Imaging Lidar
Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海光学精密机械研究所）
本文提出一种相干检测-鬼成像框架，用于高精度微振动成像，实现亚波长灵敏度的结构健康监测。
2026-02-27 physics.optics
Single-Axis Ptychographic Coherent Diffractive Imaging for Spectroscopic and Wavefront Retrieval
School of Physics and Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学物理学院与武汉光电国家实验室）
单轴投影衍射成像技术通过单轴扫描提高通量，实现光谱和波前的同步成像，用于高效多模式实时成像。
2025-11-21 physics.optics
Spatial coherence measurement and partially coherent diffractive imaging
空间相干性的完整表征是困难的，因为相互相干函数是四个独立变量的复值函数。这种困难限制了在广泛的关键应用中控制和优化空间相干性的能力。在这里，我们提出了一种方法来测量完整的相互相干函数，它不需要任何先验知识，可以缩放到测量任意波长的任意相干特性。我们的方法也可以用来检索部分相干光束照明的物体与未知的相干特性。这项研究是特别有用的相干衍射成像的纳米结构在X射线或电子制度。该方法不受任何照明假设的限制，为衍射成像算法的一个分支奠定了基础。
2017-08-08 physics.optics
Spectrum multiplexing and coherent-state decomposition in Fourier ptychographic imaging
信息多路复用对于生物医学成像和化学传感是重要的。在本文中，我们报告了一种显微成像技术，称为状态复用傅立叶重叠关联（FP），信息复用和相干态分解。与典型的傅立叶重叠关联成像设置类似，我们使用光源阵列从不同的入射角照射样品，并使用单色相机获取相应的低分辨率图像。然而，在所报道的技术中，多个光源被同时点亮用于信息复用，并且所获取的图像因此表示对应于不同相干态的样品透射分布的不相干总和。我们表明，通过使用状态复用FP恢复例程，我们可以分解FP采集的非相干混合物，以恢复高分辨率的样本图像。我们还表明，可以通过同时打开R/G/B LED进行数据采集来执行彩色多路复用成像。所报道的技术可以提供用于处理傅立叶重叠关联成像平台中使用的光源的部分相干效应的解决方案。它也可以用来代替光谱滤波器，光栅或其他光学元件的光谱复用和解复用。随着具有成本效益的宽带LED的可用性，报告的技术可能会打开令人兴奋的机会，计算多光谱成像。
2014-05-01 physics.optics
Pulse-compression ghost imaging lidar via coherent detection
鬼像激光雷达作为一种新型的遥感技术，近年来受到了广泛的关注。将脉冲压缩技术和相干检测技术与GI相结合，提出了一种新的激光雷达系统--脉冲压缩GI激光雷达。分析结果表明，脉冲压缩GI激光雷达可以获得目标的空间强度分布、距离和运动速度。与传统的脉冲GI激光雷达相比，脉冲压缩GI激光雷达在不降低距离分辨率的前提下，利用长脉冲容易获得较高的单脉冲能量，并且利用相干探测机制可以消除杂散光的影响，从而显著提高探测灵敏度和探测距离。
2016-03-17 physics.optics
Coherent control of light for non-line-of-sight imaging
非视线（NLOS）成像依赖于收集从多个散射事件呈现为不相干的光，然后对其进行后处理以提供对隐藏场景的估计。在这里，我们采用相干相位控制的出射激光束的相位波前，以便重新聚焦的光束背后的模糊障碍物，然后使用散斑记忆效应扫描整个场景的聚焦点。背反射光强度提供了具有信噪比的场景的直接测量，当使用时间选通检测器测量时，该信噪比大大提高。空间分辨率小于1毫米的演示，开辟了高分辨率NLOS成像的方式。
2019-08-12 physics.optics
Double-Conjugation Law in Geometrical Coherent Imaging. Application to Gaussian Beams
一个中心系统在一个球冠上形成光场的相干像，作为一个物体，在另一个球冠上，其顶点和曲率中心是物体球冠的顶点和中心的相应近轴像。通常在衍射的标量理论框架中得到的"双共轭“定律是从几何光学的概念推导出来的。共轭球冠半径之间的放大定律将纵向放大的概念推广到有限距离，推广了纵向拉格朗日-亥姆霍兹公式。将双共轭定律应用于高斯光束的成像，表明高斯光束完全服从几何光学定律。
2022-12-05 physics.optics
Tabletop Nanometer Extreme Ultraviolet Imaging in an Extended Reflection Mode using Coherent Fresnel Ptychography
我们证明了高分辨率极紫外（EUV）相干衍射成像在最一般的反射几何形状相结合的重叠关联与倾斜平面校正。该方法使得可以以任何入射角对扩展表面成像。来自桌面相干高谐波光源的29 nm的重聚焦光以45度入射角照射纳米图案化表面。重建的图像包含定量的振幅和相位（在这种情况下，图案高度）的信息，比较有利的扫描电子显微镜和原子力显微镜图像。在未来，这种方法将使复杂表面和纳米结构的成像具有亚10 nm的空间分辨率和fs-时间分辨率，这将影响广泛的纳米科学和纳米技术，包括直接应用于支持EUV光刻的光化检测。
2013-12-07 physics.optics
Coherent X-ray Diffractive Imaging; applications and limitations
衍射图案的反转提供了无像差的衍射受限的3D图像，而没有基于透镜的断层扫描系统的分辨率和景深限制，唯一的限制是辐射损伤。我们回顾我们的实验结果，讨论这种技术的基本限制和未来的计划。
2003-08-15 physics.optics
Super-resolved Second Harmonic Generation Imaging by Coherent Image Scanning Microscopy
我们扩展图像扫描显微镜二次谐波产生（SHG）通过提取二次谐波光束的复场振幅。虽然相干图像扫描显微镜（ISM）背后的理论是已知的，但实验演示尚未建立。主要原因是朴素的强度重新分配过程不能用于相干散射，因为点扩散函数现在是针对场幅度而不是针对强度定义的。我们使用一个内联干涉仪演示超分辨相敏SHG显微镜应用ISM重新分配机制上解决的领域。该方案可以很容易地扩展到三次谐波产生和受激拉曼显微镜方案。
2021-08-21 physics.optics
Coherent imaging of extended objects
当与相干光一起使用时，光学成像系统，即使是衍射受限的，也固有地不能再现二维场分布的振幅和相位，因为它们的脉冲响应函数从点到点缓慢变化（称为非等晕性的特性）。对于足够小的物体，这通常会导致相位失真，对测量的强度没有影响。在这里，我们表明，强度分布也可以显着扭曲时，大的扩展或特殊形状的对象被成像。我们用两个简单的例子来说明这个问题：针孔相机和无像差的薄透镜。我们的理论分析预测的效果也证实了实验观察。
2008-07-10 physics.optics
A plane wave analysis of coherent holographic image reconstruction by phase transfer
荧光成像在无数的科学努力中起着关键作用，特别是在生物科学中。荧光强度的三维成像通常需要串行数据采集，即用非成像单元件检测器对整个样品发射的荧光进行逐体素收集。虽然非成像荧光检测提供了一些散射鲁棒性的措施，在动态样本可以成像的速率是非常有限的。其他荧光成像技术利用成像检测来提高收集率。一个值得注意的例子是光片荧光显微镜，也被称为选择性平面照明显微镜（SPIM），它照亮了一个大的区域内的标本和收集发射的荧光在一个角度垂直或倾斜的照明光片。不幸的是，所发射的荧光的散射可能导致在高度混浊的生物介质中所收集的图像的模糊。我们最近介绍了一种成像技术，称为相干全息图像重建相转移（CHIRPT），结合了光片状照明与非成像荧光检测。通过将光片照明的速度与非成像检测的散射鲁棒性相结合，CHIRPT有望对生物成像产生巨大影响，特别是对于$\textit{in vivo}$制剂。在这里，我们提出了空间相干照明下的CHIRPT成像的数学形式主义，并提出实验数据，验证了理论模型。
2015-07-27 physics.optics
Concatenation of Kerr solitary waves in Ceramic YAG: application to coherent Raman imaging
本文研究陶瓷 YAG 中多个 Townes 孤子相干级联形成宽带光丝的机制，并通过模拟与实验分析峰值功率对成丝位置和超连续谱的影响，以支持无延迟线、高灵敏度的自参考复用 CARS 成像。
2024-12-09 physics.optics
Progress in Three-Dimensional Coherent X-Ray Diffraction Imaging
相位相干衍射图案的傅里叶反演提供了图像，而没有基于透镜的层析成像系统的分辨率和焦深限制。我们报告我们最近的实验图像反转使用相位恢复算法的最新发展，并总结了导致这些成就的努力。其中包括二维测试图案的从头算重建、厚物体的无限焦深图像及其高分辨率（~10 nm分辨率）三维图像。讨论了低密度气凝胶样品结构成像的研究进展。
2005-10-06 physics.optics
Propagation of fully-coherent and partially-coherent complex scalar fields in aberration space
我们考虑了完全相干和部分相干复标量场通过线性平移不变成像系统的传播。这种成像系统的状态的特征在于像差系数的可数无穷大，其值可以被视为跨越输出传播到其中的“像差空间”的正交轴的无穷大的坐标。对于完全相干的复标量扰动，我们研究了场通过成像系统的传播，而对于部分相干的扰动，我们研究的是两点关联函数的传播。对于这两个系统，我们写下广义传播在实空间和傅立叶空间，微分方程通过像差空间，运输方程，和Hamilton-Jacobi方程的演变。沃尔夫方程的一个推广形式是我们的形式主义的一个重要特例。
2018-01-15 physics.optics
Direct imaging of molecular symmetry by coherent anti-Stokes Raman scattering
非线性光学方法，如相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）和受激拉曼散射（SRS），能够执行无标记成像，具有化学键特异性。在这里，我们证明了圆偏振光的使用允许检索不仅是化学性质，但也探测样品的对称性，在一个Single Shot测量。我们的mathy-resolved方案提供了简单的访问本地组织的振动键，并因此提供了增强的图像对比度的各向异性样品，以及改进的化学选择性。我们量化了晶体和生物样品上振动键的局部组织，从而提供了自发拉曼和SRS技术无法获得的新信息。这项工作代表了一种新的振动显微镜的光学分辨对比度，在生物诊断中具有潜在的应用。
2015-11-13 physics.optics
Coherence analysis of beamline and simulation of coherent X-ray diffraction imaging based on a coherent modes model
从第三代到第四代同步辐射（SR）源的发展显著增强了它们的相干性，使得相干散射技术（如相干X射线衍射成像（CXDI）和X射线光子相关光谱（XPCS））更容易获得。利用相干模分解和传播模型对高能光子源硬X射线相干散射（HXCS）光束线的CXDI实验进行了相干分析和模拟。
2021-10-13 physics.acc-ph physics.optics
Sparsity-based single-shot sub-wavelength coherent diffractive imaging
我们提出了实验重建的亚波长特征的稀疏光学对象的远场强度：基于稀疏的亚波长成像相结合的检索。作为例子，我们证明了随机和有序的100 nm的功能与分辨率为30 nm，照明波长为532 nm的安排的恢复。我们的算法技术依赖于最小化自由度的数量;它实时工作，不需要扫描，并且可以在所有现有的光学和非光学显微镜中实现。
2011-12-20 physics.optics
Quantitative Chemically-Specific Coherent Diffractive Imaging of Buried Interfaces using a Tabletop EUV Nanoscope
表征埋层和界面对于纳米科学和纳米制造中的许多应用至关重要。在这里，我们展示了非侵入性的，非破坏性的成像的掩埋接口使用桌面，极紫外（EUV），相干衍射成像（CDI）纳米镜。镶嵌在SiO2中的铜纳米结构涂覆有100 nm的铝，其对可见光是不透明的并且足够厚，使得光学显微镜和原子力显微镜都不能对掩埋界面成像。短波长（29 nm）高谐波光可以穿透铝层，产生掩埋结构的高对比度图像。此外，涂层前后界面的绝对反射率的差异揭示了在Al-Cu和Al-SiO2界面处形成间隙扩散和氧化层。最后，我们表明，EUV CDI提供了一个独特的能力，定量的，化学特定的隐埋结构的成像，并发生在这些隐埋界面的材料演变，与所有其他方法相比。
2016-03-03 physics.optics
Constraint-Free Coherent Diffraction Imaging via Physics-Guided Neural Fields
Lund University（隆德大学）
本文提出CDIP框架，通过结合神经场和物理一致模型，实现无约束的相干衍射成像，提升静态和动态重建的保真度与稳定性。
2025-12-10 physics.optics
Micromolar chemical imaging by high-energy low-photodamage Coherent Anti-stokes Raman Scattering (HELP-CARS)
Boston University（波士顿大学）；The Wallace H. Coulter Department of Biomedical Engineering, Georgia Institute of Technology and Emory University（佐治亚理工学院和埃默里大学华莱士·H·考尔特生物医学工程系）
HELP-CARS通过高能低损伤技术实现微摩尔级生物化学成像，提升灵敏度和成像精度。
2026-02-09 physics.optics
Super-resolution imaging via spatiotemporal frequency shifting and coherent detection
衍射极限表现为由倏逝波衰减引起的高空间频率信息的损失。因此，传统的远场光学系统无法提供物体亚波长特征的信息。在这里，我们提出了一种新的方法来恢复倏逝波在远场，从而使亚波长分辨成像和空间光谱。我们的方法依赖于移动的频率和波矢量的近场分量通过散射声学声子。该过程有效地去除了空间频率截止，用于明确的远场检测。这种技术可以适用于数字全息术，使之有可能执行相敏亚波长成像。我们讨论了这样一个系统在中红外和太赫兹波段的实施，可能扩展到其他光谱区域。
2012-01-21 physics.optics
Broadband holography-assisted coherent imaging -- towards attosecond imaging at the nanoscale
近年来，纳米级相干成像已经成为一种不可或缺的成像方式，允许超过经典成像光学给出的分辨率限制。与此同时，阿秒科学也取得了巨大的进展，揭示了原子、分子和复杂材料中的超快动力学。将泵浦探测实验的阿秒时间分辨率与纳米空间分辨率相结合，将允许在最小的时空尺度上研究超快动力学，但尚未得到证实。然而，阿秒脉冲的大带宽通常阻碍了高分辨率的相干成像。在这里，我们提出了一个强大的全息增强相干成像方法，它允许结合高质量和高空间分辨率的相干成像与大的光谱带宽。通过在高次谐波源上实施我们的方法，我们首次证明了34 nm（2.5 λ）的空间分辨率与仅支持380 as的傅立叶有限脉冲持续时间的光谱带宽相结合。该方法具有单次发射能力，另外从测量的衍射图案中检索光谱，因此不受发射间波动的影响。这为纳米级动力学的超快视图铺平了道路，例如与Petahertz电子和未来数据存储相关的超快电荷转移或超快自旋电流。
2020-12-02 eess.IV physics.optics
New method for coherent imaging using incompatible sources
本文综述相干成像技术进展，并提出一种在不兼容非相干光源上实现相干成像的新方法，拓展了该技术的应用范围。
2024-04-03 eess.IV eess.SP physics.optics
Serial coherent diffraction imaging of dynamic samples based on inter-frame constraint
本研究提出一种基于帧间约束的动态样品串行相干衍射成像方法，利用样品局部结构帧间相似性结合自适应相似区域确定算法实现图像重建，在可见光实验中验证了其高收敛性、抗噪及抗数据缺失的优势，可为动力学研究提供新工具。
2024-07-10 eess.IV physics.optics
Non-linear X-ray Coherent Diffractive Imaging
IMDEA Nanoscience（IMDEA纳米科学研究所）
本文提出利用非线性X射线过程的相干衍射方法，通过分离非线性成分实现高分辨率的量子材料和生物系统时空动态成像。
2025-12-17 cond-mat.mes-hall physics.optics
Hybrid real- and reciprocal-space full-field imaging with coherent illumination
我们提出了一种新的衍射成像方法，利用低分辨率的实空间图像来指导相位恢复。一个计算算法的开发，利用这种先验知识作为一个实空间约束的迭代相位恢复过程。进行了数值模拟和概念验证实验，证明了我们的方法的重建高分辨率的细节，否则无法与传统的定相算法的能力。用本方法，我们制定了一个概念设计的相干成像实验在下一代X射线光源。
2020-05-04 eess.IV physics.optics
Phase retrieval methods applied to coherent imaging
现代显微镜技术正朝着高分辨率成像方向发展，在过去的几十年中取得了巨大的进展;然而，使用短波长辐射（如电子或X射线）以原子分辨率对单个生物大分子进行成像尚未实现。世界上许多国家的自由电子激光的建设源于希望通过采用相干辐射对单个大分子成像来开发新的成像技术。这项工作涉及相干成像和相关的相位恢复技术，重点是它们在单个生物大分子成像中的应用。
2022-01-10 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.ins-det
Coherent imaging without phases
在本文中，我们考虑窄带，有源阵列成像的弱局部散射时，只有强度记录在一个阵列与N换能器。我们认为介质是均匀的，因此波的传播是完全相干的。这项工作是我们以前的论文，在那里我们表明，使用线性组合的强度只测量成像的局部散射体可以有效地进行使用MUSIC或稀疏促进优化的扩展。在这里，我们展示了相同的策略可以只用3 N-2个照明来完成，因此大大减少了数据采集过程。此外，我们表明，在近轴制度可以形成的图像，仅使用六个照明。特别地，该傍轴区域包括菲涅耳衍射和夫琅和费衍射。这项工作的关键点是，如果一个控制的照明，与强度只成像可以很容易地减少到一个相位成像，因此，可以应用标准的成像技术。详细的数值模拟说明了所提出的成像策略的性能与数据噪声。
2016-04-03 math.OC physics.optics
Translative lens-based full field coherent X-ray imaging
我们描述了一个适合硬X射线的全场相干成像方法的基础上的经典（即伽利略）X射线显微镜。该方法将在不同横向透镜位置处获取的一系列低分辨率图像组合成单个高分辨率图像，克服了由物镜的数值孔径设定的空间分辨率限制。我们描述的方法的光学原理，演示模拟体模数据的成功重建，并讨论重建方面。我们相信，这种方法提供了一些潜在的好处，在传统的扫描X射线重叠成像的采集速度，空间带宽和辐射剂量率。
2019-05-06 eess.IV physics.optics
Coherent diffractive imaging of single helium nanodroplets with a high harmonic generation source
单个自由纳米粒子的相干衍射成像为原位分析其瞬态结构、光学和电子特性开辟了新的途径。到目前为止，单次单粒子衍射被认为仅在极紫外（XUV）和X射线自由电子激光下可行，这一研究领域局限于大型设备。在这里，我们展示了单次拍摄成像的孤立氦纳米液滴使用XUV脉冲从飞秒激光驱动的高谐波源。我们获得明亮的广角散射图案，使我们能够唯一地识别迄今尚未解决的超流氦滴的扁长形状。我们的研究结果标志着单次气相纳米显微镜与实验室为基础的短波长脉冲的到来，并铺平了道路，超快相干衍射成像与相位控制的双折射场和阿秒脉冲。
2017-03-15 physics.atm-clus physics.optics
Coherent terahertz field tomographic imaging in warm Rydberg vapors
Faculty of Physics, University of Warsaw（华沙大学物理学院）；Centre for Quantum Optical Technologies, Centre of New Technologies, University of Warsaw（华沙大学新技术中心量子光学技术研究中心）
本文提出一种在暖态Rb蒸气中将太赫兹转换为光学的方案，实现复振幅场成像，通过调整光学探测光的干涉图案实现相位匹配，验证了系统空间分辨率和相位灵敏度，为室温下基于原子蒸气的相位分辨太赫兹成像和全息技术提供了稳健框架。
2026-04-20 physics.atom-ph physics.optics
Broadband Coherent Diffraction for Single-Shot Attosecond Imaging
阿秒科学领域的最新进展有望在最短的空间和时间尺度上跟踪电子过程。将阿秒时间分辨率与纳米空间分辨率相结合的成像方法目前是遥不可及的。相干衍射成像是基于准单色照明的样品的衍射，其相干时间超过阿秒脉冲的持续时间。由于阿秒光谱的极其广泛的性质，需要新的成像技术。在这里，我们提出了一种方法，使相干衍射成像与宽带隔离阿秒源。该方法是基于一个数值monochromatization的宽带衍射图案的正则化反演的矩阵，它只依赖于衍射辐射的光谱。在可见光和硬X射线下的实验验证表明了该方法的适用性。由于它的通用性和易于实现的单阿秒脉冲，我们希望这种方法在未来的阿秒技术，如拍赫兹电子学，阿秒纳米磁学或阿秒能量转移找到广泛的应用。
2019-09-26 physics.app-ph physics.optics
Multi-wavelength coherent diffractive imaging
相干衍射成像是一种通过数值反演样品衍射图案来恢复样品图像的技术。我们提出了一种推广的多波长数据的反演方法。使用这种方法，我们表明，每个波长的单独重建可以从一个单一的多色衍射图案。通过使约束比适应多色情况来提供对波长数目的限制。该方法的性能被证明是一个函数的源频谱，内的复杂程度的出口波和样品的几何形状，使用几个数值模拟。最后，一个例子显示了使用从高次谐波产生源中选择的两个谐波来恢复元件特定信息的能力。
2020-05-07 eess.IV physics.optics
Three-dimensional coherent X-ray diffraction imaging of a whole, frozen-hydrated cell
以高空间分辨率在三维中理解整个细胞的结构仍然是一个重大挑战，并且在X射线的情况下，受到辐射损伤的限制。低温相干衍射成像（cryo-CDI）可以弥补光学显微镜和电子显微镜在生物成像中的分辨率差距。在这里，我们报告的第一次三维冷冻CDI的一个完整的，冷冻水合细胞-在这种情况下，新孢子犬速殖子-使用8千电子伏的X射线。我们的3D重建揭示了细胞的表面和内部形态，包括其复杂的、极化的亚细胞结构，其3D分辨率为~75-100 nm，这目前受到相干X射线通量和检测器尺寸的限制。考虑到世界各地设施的相干X射线通量即将得到改善，我们的工作预测了冷冻水合细胞的常规3D成像的可能性，其空间分辨率为数十纳米。
2014-05-10 physics.bio-ph physics.optics
Realignment-enhanced coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) and three-dimensional imaging in anisotropic fluids
我们应用相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）显微术来表征液晶中的指向矢结构。
2008-07-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.soft
Imaging through random media using coherent averaging
我们提出并证明了一种新的相位恢复方法通过随机介质成像。虽然通过随机失真来恢复傅立叶振幅的方法已经很好地建立，但是傅立叶相位的恢复一直是一个更困难的问题，并且仍然是一个非常活跃的研究领域。在这里，我们表明，通过简单的合奏平均移位校正的图像，模糊的随机失真的对象的傅立叶相位可以准确地检索到衍射极限。该方法简单、快速，不需要任何优化参数，也不需要关于样本的先验知识或假设。我们通过实现通过大气湍流的所有计算衍射限制成像以及通过多散射介质的成像，证明了我们的方法的可行性和鲁棒性。
2021-05-13 eess.IV physics.optics
Optimizing illumination for precise multi-parameter estimations in coherent diffractive imaging
相干衍射成像（CDI）被广泛用于通过测量衍射强度图案来表征结构化样品。我们引入了一个数值框架来量化的精度，可以实现时，估计任何给定的一组参数表征的样品从测量数据。该方法基于Fisher信息矩阵的计算，为评估CDI方法的性能提供了一个明确的基准。此外，通过使用深度学习优化库优化Fisher信息度量，我们演示了如何在指定的实验约束下识别最小化估计误差的最佳照明方案。这项工作铺平了道路，在亚波长尺度的结构化样品的有效表征。
2021-01-07 eess.IV physics.optics
Orbital-resolved imaging of coherent femtosecond exciton dynamics in coupled molecules
本文利用激子波包干涉术与超快光子诱导隧道电流，实现了单分子酞菁铜中相干激子动力学的轨道分辨原子级成像，测得单分子激子相干时间约为70 fs，并发现分子间相互作用会缩短三重态激子的相干时间。
2025-07-01 physics.optics quant-ph
Anisotropic nano-scale resolution in 3D Bragg coherent diffraction imaging
我们证明了从布拉格X射线相干衍射测量获得的三维（3D）实空间图像的分辨率是方向相关的。我们提出并证明了一个度量的有效性，以确定图像的空间分辨率，占的direc- tional依赖。测得的方向相关分辨率约为4- 9 nm，比先前获得的最佳3D测量高出约2倍。最后，我们量化恢复的真实空间图像的分辨率和剂量之间的关系，并讨论其影响下一代同步加速器的光。
2018-06-07 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Displacement-agnostic coherent imaging through scatter with an interpretable deep neural network
通过散射的相干成像是计算成像中具有挑战性的任务。基于模型的方法和数据驱动的方法都被用来解决逆散射问题。在我们之前的工作中，我们已经证明了深度学习方法可以通过看不见的扩散器进行高质量和高度概括的预测。在这里，我们提出了一种新的深度神经网络（DNN）模型，该模型对更广泛的扰动类别（包括散射体变化、位移和高达10倍景深的系统散焦）是不可知的。此外，我们开发了一个新的分析框架，用于解释我们的DNN模型的机制，并基于无监督降维技术可视化其泛化能力。我们表明，我们的DNN可以解混散射特定的信息和提取的对象特定的信息，从而实现在不同的散射条件下的泛化。我们的工作为通过散射介质成像的高度稳健和可解释的深度学习方法铺平了道路。
2020-09-01 eess.IV physics.optics
Complex-amplitude Fourier single-pixel imaging via coherent structured illumination
提出基于相干结构照明的复振幅傅里叶单像素成像方法，利用空间光调制器和单像素探测器获取复傅里叶谱，经逆傅里叶变换重建复振幅图像，实验验证其高质量与稳定性。
2022-02-05 eess.IV physics.optics
Sub-wavelength coherent imaging of periodic samples using a 13.5 nm tabletop high harmonic light source
本文利用13.5 nm台式高次谐波光源和模量强制探针技术，首次实现近周期样品高质量成像及12.6 nm亚波长分辨成像，为纳米工程器件检测提供新手段。
2024-03-28 physics.ins-det physics.optics
Adaptive 3D convolutional neural network-based reconstruction method for 3D coherent diffraction imaging
提出了一种基于自适应机器学习的相干衍射成像三维晶体重建方法。我们表示的晶体使用球谐函数（SH），并产生相应的合成衍射图案。我们利用3D卷积神经网络（CNN）来学习3D衍射体积和SH之间的映射，该SH描述了生成它们的物理体积的边界。我们使用3D CNN预测的SH系数作为初始猜测，然后使用自适应模型独立反馈进行微调以提高精度。
2020-08-23 math.OC physics.comp-ph physics.optics
Potential of attosecond coherent diffractive imaging
阿秒科学一直在改变我们对原子、分子和固体中电子动力学的理解。然而，到目前为止，几乎所有的阿秒科学实验都是基于光谱测量，因为阿秒脉冲由于不确定原理而具有固有的非常宽的光谱，并且与传统的成像系统不兼容。在这里，我们报告一个重要的进展，实现阿秒相干衍射成像。利用模拟的阿秒脉冲，我们从一组重叠关联衍射图样中同时重建了扩展物体的光谱、17个探针和17个光谱图像。我们进一步证实了该方法的原理和可行性，成功地进行了重叠关联相干衍射成像实验，使用发光二极管与宽光谱。我们相信这项工作为阿秒成像科学的未开发领域扫清了道路，这可能对不同学科产生深远的影响。
2020-04-05 physics.app-ph physics.comp-ph physics.optics
Computational aberration correction in spatiotemporal optical coherence (STOC) imaging
时空光学相干（STOC）成像是傅里叶域全视场光学相干层析成像（FD-FF-OCT）中抑制相干串扰噪声的一种新技术。在STOC成像中，时变非均匀相位掩模调制入射光以改变干涉信号。然后，如在标准FD-FF-OCT中那样处理所得干涉图像，并非相干地或相干地求平均以产生样品的无串扰体积OCT图像。在这里，我们表明，相干平均是合适的相位调制时，两个干涉仪臂同时进行。我们解释的优势，相干非相干平均。具体地说，我们表明，调制信号，相干平均后，保持横向相稳定性。这使得计算相位校正能够补偿几何像差。最终，我们采用它来纠正人类视网膜感光层图像中存在的像差，该像差揭示了不可见的感光马赛克。
2019-12-10 eess.IV physics.optics
Partially Coherent Optical Modelling of the Ultra-Low-Noise Far-Infrared Imaging Arrays on the SPICA Mission
我们已经开发了一系列的理论和数值模拟技术的多模，210-34微米，超低噪声过渡边缘传感器，将用于在欧空局/JAXA冷却孔径FIR空间望远镜SPICA上的SAFARI仪器。该模型包括超导吸收薄膜的电阻和电抗特性的详细分析，以及多模波导中图案化薄膜的部分相干模式匹配分析。该技术允许的自然光学模式，模态响应，和斯托克斯映射的复杂结构，包括图案化的薄膜在异形波导和腔体被确定。
2013-07-27 astro-ph.IM physics.optics
Deep learning-based super-resolution in coherent imaging systems
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；California NanoSystems Institute (CNSI)（加州纳米系统研究所）；David Geffen School of Medicine（大卫·格芬医学院）
我们提出了一个基于生成对抗网络（GAN）的深度学习框架，用于在相干成像系统中执行超分辨率。我们证明，该框架可以提高分辨率的像素尺寸限制和衍射限制的相干成像系统。我们通过实验验证了这种基于深度学习的相干成像方法的能力，该方法通过使用无透镜片上全息显微镜获得的复杂图像进行超分辨率处理，该显微镜的分辨率受到像素大小的限制。使用相同的基于GAN的方法，我们还提高了基于透镜的全息成像系统的分辨率，该系统的分辨率受到物镜数值孔径的限制。这种基于深度学习的超分辨率框架可以广泛应用于使用图像数据和卷积神经网络来增强相干成像系统的空间带宽积，并且为解决光学中的逆图像重建或增强问题提供了快速的非迭代法。
2018-10-15 cs.CV cs.LG physics.app-ph
