Volumetric Optical Scattering Neural Networks
Hunan University（湖南大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）；Greater Bay Area Institute for Innovation, Hunan University（湖南大学粤港澳大湾区创新研究院）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Singapore University of Technology and Design（新加坡科技设计大学）；Aalto University（阿尔托大学）；National University of Singapore Suzhou Research Institute（新加坡国立大学苏州研究院）
本文提出体积分散神经网络，利用密集排列的弱散射体实现三维局部连接的光计算介质，实现高密度、高紧凑性和高效光学计算，应用于嵌入式光学智能和AI领域。
2026-09-15 physics.optics
Acousto-optic volumetric gating for reflection-mode deep optical imaging within a scattering medium
深部组织光学显微镜的成像深度取决于门控操作的性能，门控操作抑制了遮蔽弹道波的多重散射波。虽然基于共焦、时间分辨/相干门控和偏振选择性检测的各种门控操作已被证明是有效的，但每种都有其自身的局限性;某些类型的多重散射波可以绕过门控。在这里，我们提出了一种方法，体积门控，引入超声聚焦共焦反射成像，以抑制多重散射波传播的超声焦体积外。体积选通轴向地抑制传播到比物平面浅的深度的多次散射波，同时抑制在30 ${\times}$ 90 $ μm^2$的超声焦点的横向范围之外穿过物平面传播的较深穿透部分。这些沿轴向和横向的联合选通作用使多重散射波衰减1/1000或更小的因子，从而将成像深度扩展到散射平均自由程的12.1倍，同时保持1.5 $μ$ m的衍射极限分辨率。我们证明了通过其外壁的小鼠结肠和小肠的内部组织成像的成像深度和对比度的增加。我们进一步发展了理论和实验框架来表征散射介质内光轨迹的轴向分布。体积门控将作为一个重要的除了深层组织成像模式和一个有用的工具，研究波在散射介质中的传播。
2022-10-27 physics.bio-ph physics.optics
Wave optical model for tomographic volumetric additive manufacturing
针对TVAM因射线光学假设导致分辨率受限的问题，提出基于平面波角谱法的严格波动光学振幅优化方案，使全体积高分辨率打印在理论与模拟上成为可能，实现微米级特征。
2024-03-25 physics.optics
Versatile volumetric additive manufacturing with 3D ray tracing
层析体积增材制造（VAM）是一种光学3D打印技术，其中通过层析投影通过光聚合树脂形成物体。目前，这些投影是使用来自计算机断层成像的Radon变换来计算的，但它忽略了真实光学投影系统的两个基本性质：有限集光率和非远心。在这项工作中，我们介绍了三维射线跟踪作为一种新的方法，计算投影断层VAM和展示高保真打印在非远心和更高的集光率系统，导致3倍的增加，在垂直构建体积比标准的氡方法。本文介绍的方法扩展了可能的断层VAM打印配置，实现了更快、更便宜和更高保真的打印。
2022-10-31 physics.optics
High-speed volumetric amplitude-spectrum dynamic optical coherence tomography by neural network with multi-burst scanning
University of Tsukuba（筑波大学）；Damietta University（达米埃塔大学）；Institute of Medicine, University of Tsukuba（筑波大学医学研究院）
该研究提出结合多爆发扫描的神经网络框架，将AS-DOCT单位置采集帧从数百减至16帧，29个癌症球状体验证SSIM>0.8，26.2秒完成全体积采集，实现高速高通量3D动态组织筛查。
2026-08-11 physics.optics
Recover Biological Structure from Sparse-View Diffraction Images with Neural Volumetric Prior
University of California, Davis（加州大学戴维斯分校）；California Institute of Technology（加州理工学院）
本文提出融合显式/隐式神经表示与衍射光学先验的NVP，可从稀疏视角显微图像高保真重建无标记半透明生物样品，图像需求减少近50倍、处理时间缩短3倍。
2025-10-18 physics.optics
Neural-network based high-speed volumetric dynamic optical coherence tomography
本研究提出一种基于深度学习的动态OCT方法，仅用四帧图像生成高质量LIV图像，并通过定制损失函数提高准确性，实现6.55秒/体积的快速体积成像。
2025-03-26 physics.bio-ph physics.med-ph physics.optics
Roll-to-roll tomographic volumetric additive manufacturing
针对微尺度断层扫描体积增材制造构建体积受限、仅能批量生产的问题，提出卷对卷TVAM技术，搭配聚焦复用光学系统、迭代优化正弦图工艺与热可逆有机凝胶光刻胶，实现了长60cm以上、最小特征200μm的微结构连续制备。
2025-02-24 physics.app-ph physics.optics
Volumetric Light-field Encryption at the Microscopic Scale
Stony Brook University, State University of New York（纽约州立大学石溪分校）；University College Dublin（都柏林大学学院）
我们报告了一种基于光场的方法，该方法允许在单个2D光场图像中在微观尺度上对三维（3D）体积信息进行光学加密。该系统由微透镜阵列和随机相位/振幅掩模阵列组成。该方法利用波动光学模型占主导地位的衍射效应，在这个新的尺度，和系统的点扩散函数（PSF）作为加密和解密的关键。我们成功地开发和演示了一种去卷积算法，从二维光场图像中检索空间复用的离散和连续体积数据。表明该方法是实用的数据传输和存储，我们得到了一个忠实的重建的三维体积信息从加密的光场图像的数字副本。该方法代表了光学加密的新水平，为在微观尺度上处理和保护3D数据的广泛工业和生物医学应用铺平了道路。
2016-10-26 cs.CR cs.CV physics.bio-ph
Mid-Infrared Photothermal Relaxation Intensity Diffraction Tomography for Video-rate Volumetric Chemical Imaging
Boston University（波士顿大学）
PRIDT通过光热弛豫方案实现视频速率体积分子成像，提供高分辨率和快速成像能力，用于活细胞中蛋白质和脂质代谢研究。
2025-12-30 physics.optics
High-throughput volumetric adaptive optical imaging using compressed time-reversal matrix
由于组织引起的光学像差和多次散射噪声，深层组织光学成像的分辨率降低。反射矩阵方法记录所有可能的正交输入通道的后向散射波的地图，提供了强大的解决方案，消除严重的像差和恢复理想的衍射限制的空间分辨率，而不依赖于荧光标记和引导星。然而，测量组织样本的完整输入-输出响应是耗时的，使得实时图像采集困难。在这里，我们提出了使用时间反演矩阵，而不是反射矩阵，快速高分辨率体积成像的小鼠大脑。时间反演矩阵将双向问题转化为单向问题，有效地降低了对输入通道覆盖的要求。使用一种新开发的像差校正算法设计的时间反演矩阵，我们证明了复杂的像差校正使用小至2%的完整的基础，同时保持图像重建保真度可比的完全采样的反射矩阵。由于矩阵记录时间减少了近100倍，我们可以在80 Hz的帧速率下实现40 x 40微米（176 x 176像素）的视场的实时像差校正成像。此外，我们通过在3.58秒内记录128 x 128 x 125微米（568 x 568 x 125体素）的体积，校正每个1微米深度切片的组织像差，并以0.45微米的横向分辨率和2微米的轴向分辨率可视化有髓鞘轴突，证明了小鼠大脑的高通量体积自适应光学成像。
2021-09-14 physics.bio-ph physics.optics
Neural Adjoint Method for Meta-optics: Accelerating Volumetric Inverse Design via Fourier Neural Operators
Hanyang University, Department of Artificial Intelligence（翰阳大学人工智能系）；Hanyang University, Department of Artificial Intelligence Semiconductor Engineering（翰阳大学人工智能半导体工程系）；Hanyang University, Department of Electronic Engineering（翰阳大学电子工程系）
本文提出神经共轭方法，利用傅里叶神经算子预测3D共轭梯度场，加速元光学的体积分层逆设计，将设计时间从小时缩短到秒。
2026-04-19 cs.LG physics.optics
Influence of the absorber dimensions on wavefront shaping based on volumetric optoacoustic feedback
本研究针对基于光声反馈的浑浊介质光聚焦受可分辨散斑数限制的问题，实验测试了不同尺寸吸收微粒的光声反馈实现的光强增强，并结合散射介质深部信号增强场景讨论了结果意义。
2015-06-11 physics.optics
Broadband cloaking with volumetric structures composed of two-dimensional transmission-line networks
利用商用全波仿真软件研究了两种基于传输线方法的微波隐身衣的隐身性能。斗篷被证明是能够减少总散射截面的金属物体的一些限制的形状和大小。其中一个研究的斗篷是电小直径，另一个是电大，直径等于几个波长。
2008-11-20 physics.optics
Fourier synthesis optical diffraction tomography for kilohertz rate volumetric imaging
本文提出傅里叶合成光学衍射层析技术（FS-ODT），通过复用数十个照明角度实现千赫兹速率的3D折射率定量成像，为生物物理和软物质高速动力学研究提供了新方法。
2024-05-08 physics.bio-ph physics.optics
Aberration-free volumetric high-speed imaging of in vivo retina
研究和医学依赖于非侵入性光学技术来在空间和时间上以高分辨率对活组织进行成像。但是到目前为止，单次数据采集不能提供快速移动或变化的目标的完全衍射受限的断层摄影体积，这在存在像差的情况下另外变得越来越困难，例如，在活体视网膜成像时。我们表明，一个简单的干涉设置的基础上并行光学相干断层扫描采集体积数据每秒10亿体素，超过以前的成像速度的一个数量级。这使我们能够计算获得和校正散焦和像差，导致完全衍射限制的体积。作为演示，我们成像清晰可见的神经纤维层，小毛细血管网络，和感光细胞的活体人类视网膜，但该技术也适用于获得相位敏感的体积的其他散射结构在前所未有的采集速度。
2016-05-12 physics.med-ph physics.optics
Volumetric Processing of Structured Light Integrated in Glass
Tampere University（坦佩雷大学）；Quantum Technology Laboratories GmbH（量子技术实验室有限公司）
本文提出了一种基于玻璃体积分算的结构光处理方法，通过激光直写在石英玻璃中实现紧凑型多平面光转换，实现了对矢量光结构的全空间控制，并展示了其在多模多路径光学网络中的应用潜力。
2026-04-20 physics.optics quant-ph
Design, Fabrication and 3D Volumetric Characterization Criteria for Plasmonic Bullseye Structures
在这份报告中，某些索赔等离子体靶心（BE）结构的设计标准和表征进行了调查。光栅周期与表面波波长的匹配是否会导致沿器件光轴的强准直光束？如果这些设备被设置为增强量子发射器的辐射衰减率，那么对它们的要求是什么？这些问题的答案是提出和建模一个新的靶心结构，优化的基础上最大化的远场强度沿光轴。尺寸和拟议的BE的性能进行比较，由另一位作者报道。另一个需要回答的问题是特征化技术。什么是表征此类设备的最佳方法？沿光轴有多少个焦点？在每个点上，重点的优势和深度是什么？输出光束的准直程度如何？由其他作者提出的技术进行辩论，并提出了一种基于3D共聚焦显微镜的技术，并实验应用于替代拟议的设备。
2020-03-12 physics.optics
Volumetric incorporation of NV diamond emitters in nanostructured F2 glass magneto-optical fiber probes
光学活性纳米金刚石与玻璃纤维的集成是金刚石磁传感功能缩放的有力方法。我们提出了一种新的方法，将含有氮空位中心的纳米金刚石直接整合到光纤芯中。核心是使用纳米结构化，即通过堆叠从790软玻璃手杖，从一个单一的棒浸涂纳米金刚石悬浮在异丙醇绘制的预成型体。这使得能够手动控制纳米级特征的分布，在这里-纳米金刚石穿过和沿着纤维芯。我们验证了这一点，通过映射的纳米金刚石分布的核心，使用共聚焦显微镜。纳米金刚石纵向分离15微米或24微米，而在横向平面中观察到约1微米的分离，对应于最终纤维中的单个甘蔗直径，没有显著的团聚。用肉眼观察到沿纤维均匀的过滤的红色荧光。它的磁灵敏度证实了在光学检测磁共振记录与线圈，60厘米长的光纤样品与读出对比度主要受微波天线覆盖范围。NV荧光强度在0至35 mT的磁场也被证明，允许在没有微波的情况下具有大的B场动态范围的磁力测量应用。
2021-08-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Axially-shifted pattern illumination for macroscale turbidity suppression and virtual volumetric confocal imaging without axial scanning
University of Connecticut（康涅狄格大学）
结构照明已被广泛用于光学切片和3D表面恢复。在典型的实现中，在非均匀图案照明下的多个图像用于恢复单个对象部分。采集3D体积数据需要对样品或物镜进行轴向扫描。在这里，我们演示了使用轴向移位图案照明（asPI）的虚拟体积共焦成像，而无需轴向扫描。在所报告的方法中，我们以相对于检测光学器件的倾斜角度投射照明图案。因此，照明图案在不同z截面处横向移位，并且可以基于所捕获的2D图像来恢复不同z截面处的样本信息。我们证明了报告的方法，通过扩散层和水下3D成像通过稀释牛奶的虚拟共焦成像。我们表明，我们可以获得整个共焦体积在~ 1秒的吞吐量为420兆像素每秒。我们的方法可能会提供新的见解共焦光测距和检测系统在退化的视觉环境。
2018-12-14 cs.CV physics.optics
In vivo imaging of human cornea with high-speed and high-resolution Fourier-domain full-field optical coherence tomography
眼科角膜评估需要细胞分辨率和快速成像技术，以实现准确的诊断。目前，最快的体积成像技术是傅里叶域全场光学相干断层扫描（FD-FF-OCT），它使用快速相机和快速可调激光源。在这里，我们展示了高分辨率，高速，非接触式角膜体积成像在体内与FD-FF-OCT，可以获得一个单一的三维体积与体素率为7.8 GHz。激光源的空间相干性被抑制，以防止其聚焦到视网膜上的点，从而超过最大允许曝光（MPE）。FD-FF-OCT数据的固有体积性质使弯曲的角膜层变平。获得的FD-FF-OCT图像显示角膜细胞结构，如上皮、基质和内皮，以及基底下和中间基质神经。
2020-03-26 physics.med-ph physics.optics
Multi-scale volumetric dynamic optoacoustic and laser ultrasound (OPLUS) imaging enabled by semi-transparent optical guidance
提出基于半透明光纤涂层的光声与激光超声（OPLUS）同步成像方法，利用单次激光脉冲实现多尺度三维高分辨率深层组织解剖、功能成像与心脏动态评估。
2023-04-09 physics.med-ph physics.optics
Optical Considerations for Large 3D Volumetric Particle Tracking Velocimetry
本文针对大型3D-PTV实验，提出估计CMOS探测器上米氏散射粒子信号水平的数值模型，并分析景深和粒子密度对图像分辨率的物理限制，辅以三个实验示例说明应用方法。
2022-06-16 physics.optics
Theoretical model for en face optical coherence tomography imaging and its application to volumetric differential contrast imaging
本研究提出点扫描OCT横向成像新公式及基于复信号处理的微分对比方法，基于分散散射体模型推导，经体内外样本验证可提供样本结构的空间微分图像。
2023-06-13 physics.bio-ph physics.ins-det physics.med-ph
A possible scenario for volumetric display through nanoparticle suspensions
我们讨论了具有可变折射率的金纳米颗粒悬浮液的潜力，为可能的物理实现的浮雕虚拟动态显示的平面图像。基于光学介质的特性，即光在透明介质上的反常光的色散和折射透明表面形成的虚像，提出了一种视觉系统实时显示体运动图像的推理方法。该系统依赖于创建机制来修改浮雕虚拟动态显示（iVDD）灯泡的折射率，理想情况下，每个灯泡都包含金纳米颗粒的悬浮液，并且可以排列成填充整个屏幕的阵列。
2001-06-18 physics.gen-ph physics.optics
Continuous focal translation enhances rate of point-scan volumetric microscopy
双光子激光扫描显微镜是探索生物结构和功能的强大工具，因为它能够以紧密聚焦的方式光学切片样品。虽然可以通过移动载物台来获得3D图像堆栈，但是这种逐帧成像过程是耗时的。在这里，我们提出了一种易于实现和廉价的修改现有的双光子显微镜，以快速图像在3D中使用的电可调透镜，以创建一个重复的体积率的棋盘形扫描图案的方法。使用适当的插值算法，体积成像速率可以增加到四倍。这种能力提供了扩展的双光子显微镜到第三维更快的体积成像能够可视化动态的时间尺度上无法实现传统的阶段堆栈方法。
2019-09-09 physics.bio-ph physics.optics
Continuous scanning full-field OCT for fast volumetric imaging of multi-cellular aggregates
本文提出连续扫描全场光学相干断层扫描方法，通过电动平台连续平移样本并利用傅里叶分析获取深度信息，实现快速体积成像，比传统四相FF-OCT更简单、更快且对比度噪声比更高，适用于活组织和类器官3D成像。
2025-09-09 physics.optics
Enhancing Volumetric Optical Chirality through 2D-3D Structural Design Evolution
通过2D-3D结构设计进化提升超手性场性能，实现CD信号增强与传感体积优化
2026-01-24 physics.optics
Sub-picoliter Traceability of Microdroplet Gravimetry and Microscopy
重量法通常缺乏测量单个微滴的分辨率，而显微镜通常不准确，超出分辨率极限。为了解决这些问题，我们推进和整合这些互补的方法，引入相同的微滴，全面的校准，可独立追溯到国际单位制（SI）的同时测量，和蒙特卡罗体积不确定性评估。我们实现了亚皮升协议的测量微滴在飞行中的体积约为70 pL，与合奏重量分析和光学显微镜都产生95%的覆盖范围的间隔+/- 0.6 pL，或相对不确定度+/-0.9%，和均方根偏差的平均值之间的两种方法的0.2 pL或0.3%。这些不确定性匹配以前的重力测量结果，并改善了以前的显微镜结果的数量级。重力测量精度取决于液滴形成的连续性，而显微镜精度要求来自边缘参考的光学衍射与来自微滴的光学衍射相匹配。应用我们的显微镜方法，我们喷射和成像悬浮荧光纳米塑料的水微滴，在沉积和蒸发后计数纳米塑料颗粒，并将体积可追溯性转移到数量浓度。我们希望我们的方法将影响涉及微滴的尺寸计量和体积分析的各个领域，包括喷墨微加工，疾病传播和工业喷雾。
2022-02-02 physics.app-ph physics.optics
Fast Wide-field Light Sheet Electro-optic FLIM
本文展示了一种基于电光FLIM技术的快速宽场光片荧光寿命成像方法，通过80 MHz驱动的普克尔斯盒门控实现高达800 μm视野的体积采集，并在荧光微球和活体拟南芥根样本中验证了其应用。
2025-01-25 physics.app-ph physics.optics
Volumetric nanoscale localization using engineered point spread functions in light sheet microscopy
Adelaide University（阿德莱德大学）；University of St Andrews（圣安德鲁斯大学）
结合双艾里工程点扩散函数与双光子光片荧光显微镜，实现大体积三维纳米级定位，横向精度<20 nm、轴向42 nm，并有望在毫米级样本中达到亚10 nm。
2026-06-18 physics.optics
Seeding optimization for instantaneous volumetric velocimetry. Application to a jet in crossflow
基于示踪剂（颗粒、气泡等）的每一体积测速测量检测可能受到光学屏蔽现象的强烈影响。当与粒子探测和跟踪算法的性能相关的统计特性受到显著影响时，必须考虑到这一点。它会导致图像中粒子的最大浓度，从而限制了瞬时三维三分量（3D 3C）速度场的最终空间分辨率。基于散焦数字粒子图像测速技术的体积测速系统表明，当图像中粒子的视觉浓度超过临界值时，最终的瞬时原始速度矢量场的浓度和精度下降。临界浓度取决于物理参数以及处理算法。确定了三种不同的制度。在第一个政权，浓度是很好地适应体积测速，最大的浓度是最佳的，以最大限度地提高有效的速度矢量的数量。在第二种情况下，检测和跟踪算法的性能不再是最佳的。最后，第三个政权是强烈影响的光学屏蔽。提出了一种严格的方法来优化体积测量，同时考虑到系统规格（像素大小，焦距，系统放大率等）。找到了最佳粒子浓度为0.045粒子/像素（ppp），并得到了全内插瞬时速度场成像浓度与最佳最终空间分辨率之间的关系。该研究为实现具有良好空间分辨率的瞬时三维速度场测量提供了指导。最后将其成功地应用于一个复杂的三维流动测试案例：横流中的射流。
2014-07-25 physics.flu-dyn physics.ins-det physics.optics
Structural Resilience of Space-Time Wave Packets to Volumetric Scattering
Indiana University Bloomington（印第安纳大学布卢明顿分校）
本文实验证明时空波包在体积散射下能保持结构完整性和传播特性，优于高斯光束，有望用于深层三维生物医学显微成像。
2026-09-24 physics.optics
Photonic force optical coherence elastography for three-dimensional mechanical microscopy
光镊是非接触捕获和微操作的宝贵工具，但它们促进用于机械生物学研究的生物样品的高通量体积微流变学的能力受到与单个珠振荡的激发和检测相关的精确对准的限制。相比之下，来自低数值孔径光束的辐射压力可以在扩展的深度范围上施加横向局部力。我们提出了光子力光学相干弹性成像（PF-OCE），利用相敏干涉检测跟踪亚纳米振荡的珠，嵌入在粘弹性水凝胶，诱导调制辐射压力。由于由超低辐射压力引起的位移通常被吸收介导的热效应所掩盖，因此在独立测量和水凝胶的光热响应解耦之后，分离出珠的机械响应。通过PF-OCE对具有不同琼脂糖浓度的水凝胶中的珠机械响应的体积成像与通过剪切流变仪对水凝胶的本体机械表征一致。
2017-12-21 physics.ins-det physics.optics
Label-free three-dimensional (3D) structural imaging in live cells using intrinsic optical refractive index
在这里，我们报告了一种方法，用于可视化的体积结构信息的活的生物样品，没有外源性造影剂。该过程是通过一种技术，涉及生成，合成和分析的三维（3D）傅立叶分量的光衍射的样品。这导致定量细胞形态的直接恢复，而无需迭代程序以降低计算复杂性。结合的事实，该技术是很容易适应任何成像平台，需要最少的样品制备，我们提出的方法是特别有前途的观察快速，体积和动态的事件以前只能通过染色方法。
2017-04-14 physics.bio-ph physics.optics q-bio.QM
Self-localized ultrafast pencil beam for volumetric multiphoton imaging
本研究在标准多模光纤中发现临界功率附近的自局域超快笔形光束，利用其旁瓣抑制、稳定性高的特性实现体积多光子成像，为生物系统3D成像及疗法设计提供新方法。
2025-07-07 physics.optics
Towards 3D-Printed Inverse-Designed Metaoptics
光学超颖表面已被誉为在紧凑的外形中集成多种功能的平台，有可能取代笨重的组件。实现这一承诺的一个中心垫脚石是在单个设备中的几个约束条件下（例如，在多个入射波长和/或角度）的多功能性的演示-单层平面几何形状固有的设计限制阻碍了这一成就。在这里，我们提出了一个通用的框架，通过拓扑优化的体积三维超光学的逆向设计，即使是几个波长厚的设备可以实现高效率的多功能性。我们将我们的框架体现在低折射率聚合物的多个紧密间隔的图案化层中。我们用反向设计的3d打印聚光器在五个不同的非傍轴入射角下工作，实验证明了我们的方法。我们的框架为实现多功能超紧凑3D纳米光子器件铺平了道路。
2021-08-01 physics.app-ph physics.optics
Micro-optics fabrication using blurred tomography
本文提出模糊层析成像方法，通过模糊写入光束消除层状伪影，实现毫米级光滑光学元件的快速制造，并展示了透镜、微透镜阵列及光纤套印等应用。
2024-01-16 physics.app-ph physics.optics
Free-Space Graphics with Electrically Driven Levitated Light Scatterers
光学散射体的悬浮为发展自由空间立体显示器提供了一种新的手段。其原理是照亮以三维（3D）高速移动的悬浮粒子，以基于视觉暂留（Persistence of Vision，简称HVS）创建图像。由颗粒散射的光可以在体积显示器的周围被观察到，因此提供了不依赖于干涉效应并且对观察角度保持不敏感的真实3D图像。挑战在于以高精度和高速控制粒子在三维中的轨迹。使用光在等离子体中或用珠子生成自由空间图像的系统严格依赖于所使用的扫描方法。需要机械系统来扫描体积中的粒子，这削弱了时间动态。在这里，我们使用电驱动平面保罗陷阱（PPT）来控制带电粒子的轨迹。一个单一的金粒子胶体是通过在PPT上施加交流和直流电压进行三维操作的。电压可以在高频（150 kHz）下调制，并允许粒子的高速位移，而无需移动任何其他系统组件。悬浮粒子的光学散射产生了自由空间图像，这些图像用常规光学器件成像。粒子的轨迹完全编码在电压中，并通过固定的平面电极驱动。在本文中，我们展示了用单个电扫描粒子生成3D自由空间图形的概念验证。
2018-05-22 physics.app-ph physics.optics
Extended three dimensional optical tweezers with a Single Gaussian Beam in a stratified medium
Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）；Indian Institute of Science Education and Research Kolkata（印度科学教育研究学院加尔各答分校）
本文提出利用分层介质折射率梯度工程，以单高斯光束实现扩展三维光捕获，通过球差形成多稳定捕获区，为全息光镊提供简化替代方案。
2026-09-22 physics.optics
Subwavelength Phase Engineering Deep Inside Silicon
提出晶态硅内部的亚波长相位工程，通过单片嵌入体超光学器件实现 2π 相位控制、90% 透射效率和 70% 聚焦效率，为三维纳米光子集成提供 CMOS 兼容方案。
2025-07-28 physics.optics
Direct 3D information fusion for depth of field enhancement in optical-resolution photoacoustic microscopy
作为光声显微术的一个重要分支，光声显微术由于激光束的强聚焦而受到景深的限制。提出了一种基于三维平稳小波变换和联合加权评价优化的三维信息融合算法，融合多聚焦光声数据，实现大体积、高分辨率三维成像。首先，对多聚焦数据进行三维平稳小波变换，得到8个小波系数。然后采用基于联合加权评价的差分进化算法对每个小波系数的分块大小进行优化。利用标准差进行焦点检测的融合规则对多焦点三维数据的相应子系数进行融合。最后，通过对融合后的8个子系数进行逆平稳小波变换，实现了大景深的光声显微成像。多焦点垂直倾斜光纤的融合结果表明，该方法在不牺牲横向分辨率的前提下，使光声显微镜的景深提高了一倍。最后通过多聚焦血管数据的融合结果验证了该方法的有效性。我们的工作为实现大体积、高分辨率的光声显微镜提供了一种可行的解决方案，可用于进一步的数据分析、处理和应用。
2022-11-24 eess.IV physics.optics
Analytic Fourier ptychotomography for volumetric refractive index imaging
本文提出解析傅里叶叠层衍射层析成像（AFP），通过解析求解逆散射问题，无需迭代优化或轴向扫描，实现无像差三维折射率成像，显著提升分辨率与图像质量。
2025-04-22 physics.optics
Single-exposure holographic 3D printing via inverse-designed phase masks
University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；University of Utah（犹他大学）
该研究提出了一种单次曝光全息三维打印方法，利用逆向设计的相位掩模和优化树脂配方，实现高吞吐量的3D打印，适用于微光学组件和生物医学支架等精密工程系统。
2026-01-29 physics.optics
Light-Field Microscopy for optical imaging of neuronal activity: when model-based methods meet data-driven approaches
University of Cambridge（剑桥大学）；Imperial College London（伦敦帝国理工学院）
了解神经元网络如何处理信息是现代神经科学的关键挑战之一。实现这一目标的一个必要步骤是能够观察大脑大面积上大量神经元的动态。光场显微镜（LFM）是一种无扫描显微镜，是一种特别有吸引力的高速三维（3D）成像的候选者。它在一个单一的快照中捕获体积信息，允许以视频帧速率进行体积成像。使用LFM成像神经元活动的具体特征要求开发新的机器学习方法，充分利用嵌入在物理和光学模型中的先验知识。信号处理理论和波动光学理论可以在填补这一空白方面发挥关键作用，并通过整合模型驱动和数据驱动方法，为新的计算方法提供增强的可解释性和通用性。本文对线性调频的计算方法进行了全面的综述，重点介绍了基于模型和数据驱动的方法。
2021-10-24 cs.CV cs.LG eess.IV
Toward ground-truth optical coherence tomography via three-dimensional unsupervised deep learning processing and data
提出tGT-OCT策略，利用无监督3D卷积深度学习网络分离散斑与真实结构，在保持空间分辨率的同时实现高质量无散斑三维OCT成像，超越现有最先进技术。
2023-11-07 eess.IV physics.med-ph physics.optics
A Review of Light-Field Imaging in Biomedical Sciences
本文综述光场成像的理论基础及其在显微、介观和内窥镜中的应用，分析速度、分辨率与景深的权衡及新兴解决技术，并展望其生物医学价值。
2025-09-29 physics.comp-ph physics.optics
Multi-beam phase mask optimization for holographic volumetric additive manufacturing
针对全息体积增材制造中最优3D投影求解难的问题，提出可同时优化多光束、建模耦合非线性材料响应的优化框架，实验验证其在多类配置下效果优于解耦方法，可实现高对比度微尺度制造。
2024-01-28 math.OC physics.optics
Depth-resolved holographic reconstructions by three-dimensional deconvolution
本文将光学显微术中常用的用点扩散函数进行三维反卷积以重建物体真实三维分布的方法推广到全息重建。两个这样的计划已经开发和讨论：即时反卷积使用维纳滤波器以及迭代反卷积例程。即时3d去卷积可以应用于恢复体积扩展对象（诸如小颗粒）的位置。迭代反褶积可用于恢复复杂和扩展目标的分布。模拟和实验的例子，并证明从一个单一的二维全息记录的伪影和噪声免费三维重建。保留字：数字全息，体积反卷积，三维体积反卷积，粒子跟踪，全息粒子跟踪，分辨率，点扩展函数
2017-08-07 physics.optics
Self-blinking Dyes unlock High-order and Multi-plane Super-resolution Optical Fluctuation Imaging
衍射无限超分辨率成像关键取决于荧光团在至少两种状态之间的切换，通常使用强激光和特殊缓冲液诱导。适当的闪烁动力学所需的高照明功率或UV光目前阻碍了活细胞实验。最近，引入了所谓的自闪烁染料，其在开放的荧光“开”状态和封闭的无色“关”状态之间自发地切换。在这里，我们利用超分辨率光学波动成像（SOFI）和自发切换荧光团的2D功能和体积成像之间的协同作用。SOFI通过分析几百到几千帧随机闪烁荧光团的高阶统计量，容忍高标记密度、准时率和低信噪比。我们展示了固定细胞的2D成像，具有高达50-60 nm的统一分辨率，在6阶SOFI和表征不断变化的实验条件。我们扩展多平面互相关分析到第四阶使用双平面和8平面体积成像实现多达29个（虚拟）平面。自闪烁SOFI所需的低激光激发强度是活细胞成像的理想选择。我们通过观察细胞中缓慢的膜运动来证明主要的时间分辨成像。自闪烁SOFI为易于使用的2D和3D高分辨率功能成像提供了一条途径，该成像对伪影具有鲁棒性，适合活细胞成像。
2020-02-24 physics.bio-ph physics.chem-ph physics.optics
Adaptive Optical Multi-Spectral Matrix Approach for Label-free High-resolution Imaging through Complex Scattering Media
University of Southern California（南加州大学）；Zhejiang University（浙江大学）
本文提出Scattering Matrix Tomography方法，利用散射矩阵和极端自适应光学技术，通过数值优化和非凸优化策略克服强散射下的高阶像差，实现多谱散射介质中的高分辨率体成像。
2026-05-14 physics.bio-ph physics.optics
Quantitative three-dimensional absorption imaging in standard brightfield microscopes
KAIST（韩国科学技术院）；Asan Institute for Life Sciences, Asan Medical Center（亚山生命科学研究所，亚山医疗中心）；University of Ulsan College of Medicine（蔚山大学医学院）；Tomocube Inc.（Tomocube公司）；Stanford University（斯坦福大学）
提出定量吸收断层成像（QAT），通过对数强度空间线性反演和三维吸收光学传递函数，在标准明场显微镜上实现无标记、无干涉的三维吸收成像。
2026-05-26 physics.optics
Optical Mapping Near-eye Three-dimensional Display with Correct Focus Cues
University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
提出了一种用于可穿戴设备的光学映射近眼（OMNI）三维显示方法。通过将显示屏划分为不同的子面板并将它们光学映射到不同的深度，我们创建了具有用于深度感知的正确焦点线索的多平面体积图像。所得到的系统可以将眼睛的调节驱动到与双眼立体视觉一致的距离，从而减轻聚散-调节冲突，这是眼睛疲劳和不适的主要原因。与以前的方法相比，OMNI显示器在适应性、图像动态范围和刷新率方面具有突出的优势。
2017-05-24 cs.CV physics.med-ph physics.optics
Metamaterials for light rays: ray optics without wave-optical analog in the ray-optics limit
亚波长电磁元件的反射可以像均匀材料一样起作用：超材料。类似地，诸如棱镜的光学元件的片可以像均匀的片材那样起射线光学作用。在这个意义上，这种薄片可以被认为是光线的超材料（metamaterials）。元胞实现了透射光线方向的新的和不寻常的转变。我们在这里研究，在射线光学和标量波的限制，波光学模拟这样的转换，我们表明，这样的模拟并不总是存在的。也许，这就是为什么许多由METATOY提供的射线光学可能性以前从未被考虑过的原因。
2009-01-27 physics.optics
