Six-pack off-axis holography
我们提出了一个新的全息概念，命名为六包全息（6PH），在其中，我们压缩成一个单一的多路复用离轴全息图的放大率或分辨率的损失六离轴全息图。多路复用全息图包含具有六个不同取向的直离轴条纹，并且可以光学或数字地生成。我们表明，由于六个不同的复杂波前不重叠的空间频率域，他们可以完全重建。6PH允许超过50%的空间带宽消耗相比，目前提出的最好的复用方法的改进。我们期望6PH概念可用于各种应用，例如视场复用、波长复用、时间复用、用于超分辨率成像的复用等。
2019-04-02 physics.optics
Silicon metasurfaces for third harmonic geometric phase manipulation and multiplexed holography
非线性波前控制是利用超颖表面实现非线性光学应用的关键要求。非线性频率转换和波前控制的许多方面已经被证明用于等离子体超颖表面。然而，一些缺点限制了它们在非线性纳米光子学中的应用，包括高耗散损耗和低光学损伤阈值。相比之下，已经表明，由高折射率金属构成的超表面可以提供强的非线性响应。尽管最近在使用全介电纳米结构和超颖表面的非线性光学过程中取得了进展，但在直接利用生成过程实现完全波前控制方面取得的进展要少得多。在这里，我们展示了非线性波前控制的三次谐波产生与硅超颖表面。我们使用Pancharatnam-Berry相位方法对纳米结构硅超颖表面上的相位梯度和全息图像进行编码。实验证明了偏振相关的波前控制和编码全息图在三次谐波波长下的高保真再现。此外，我们表明，全息复用是可能的，通过利用三次谐波产生的偏振态。我们的方法简化了设计和制造过程，并铺平了道路，以一个易于使用的工具箱，非线性光学波前控制与全介质超颖表面。
2020-04-08 physics.optics
Trichromatic and Tri-polarization-channel Holography with Non-interleaved Dielectric Metasurface
超颖表面具有巨大的潜力，先进的全息显示与非凡的信息容量和像素大小在一个非常平坦的轮廓。双偏振通道编码两个独立的相位分布或空间复用的元全息通过交错的元表面是迷人的流行的解决方案，以投影复用和矢量图像。然而，正交偏振通道的固有限制，它们的串扰由于元原子之间的耦合，和交织引起的效率和重建图像质量的下降设置了很大的障碍，复杂的元全息被广泛采用。在这里，我们报告了一个非交错的二氧化钛超颖表面全息，和三个不同的相位分布编码成三个正交偏振基地几乎为零串扰。因此，相应的三个独立构造的强度分布被分配给三色（RGB）光束，从而在整个可见光范围内产生高质量和高效率的矢量元全息。我们的策略提出了一个非常规的先进的全息方案，通过协同三原色和三偏振通道，简单地实现了一个极简主义的非交错元表面。我们的工作揭示了超表面在海量信息存储、偏振光学、偏振成像、全息数据加密等方面的潜力。
2019-09-22 physics.optics
Multiplexed digital holography for fluid surface profilometry
本研究针对数字全息术在流体轮廓测量中应用不足的问题，提出基于DH反射测量法的复用方案，通过分离空间频域干涉图重建流体表面，可追踪波浪演化、表层蒸发等动态变化，拓展了数字全息术的应用场景。
2023-05-24 physics.flu-dyn physics.optics
Time-multiplexed Neural Holography: A flexible framework for holographic near-eye displays with fast heavily-quantized spatial light modulators
Stanford University（斯坦福大学）；NVIDIA（英伟达）；Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）
全息近眼显示器为虚拟和增强现实系统提供了前所未有的能力，包括感知上重要的焦点提示。虽然人工智能驱动的计算全息（CGH）算法最近在改善全息图的图像质量和合成效率方面取得了很大进展，但是这些算法不能直接应用于新兴的纯相位空间光调制器（SLM），其速度非常快，但是提供非常有限精度的相位控制。这些SLM的速度提供了时间复用能力，基本上实现了部分相干全息显示模式。在这里，我们报告了这些类型的全息近眼显示器的相机校准的波传播模型的进展，我们开发了一个计算全息框架，鲁棒地优化了大量量化的快速SLM的相位图案。我们的框架可以灵活地支持不同类型内容的运行时监督，包括2D和2.5D RGBD图像，3D焦点堆栈和4D光场。使用我们的框架，我们在模拟和实验中展示了所有这些场景的最先进的结果。
2022-05-05 cs.AI cs.GR physics.comp-ph
Arbitrary Total Angular Momentum Vectorial Holography Using Bi-Layer Metasurfaces
Department of Materials Science and Engineering, KAIST（韩国科学技术院材料科学与工程系）
本文提出利用双层超材料实现总角动量矢量全息图，通过极化与轨道角动量复用提升全息图像生成能力。
2025-12-05 physics.optics
Nonlinear bicolor holography using plasmonic metasurfaces
非线性超颖表面全息显示了超颖表面在控制光的相位、振幅和偏振同时转换光的频率方面的巨大潜力。定制相干光束的散射特性以及源自超原子的非线性信号的散射特性的可能性促进了光束成形应用中的巨大自由度。最近，几种方法表明，虚拟物体或任何类型的光学信息可以在与激光输入光束不同的波长处产生。在这里，我们展示了一个单层的非线性几何相位元表面的等离子体纳米结构的同时产生的第二和第三谐波。与以往的工作不同，我们展示了一个双色全息图与不同类型的纳米结构，通过不同的非线性光学过程产生的颜色信息。两个谐波信号的振幅比可以根据纳米结构的共振以及入射激光束的功率和波长来调整。在傅立叶空间中，使用单个近红外波长在具有相等振幅的可见波长处重建双色全息图像。同时使用多个非线性过程的非线性全息术为全息彩色显示应用、增强的光学加密方案和多路复用光学数据存储提供了另一种途径。
2021-03-02 physics.optics
Vectorial wavefront holography based on a polarisation-insensitive hologram
偏振全息术通常需要偏振敏感全息图来重建偏振复用全息图像或偏振敏感图像通道。到目前为止，偏振全息术是由琼斯矩阵方法支持的，该方法使用双折射全息图，包括超颖表面全息图，将偏振控制限制在正交偏振状态。在这里，我介绍了一个新的概念，矢量波前全息利用波前整形的结构矢量光束。我将表明，相位全息图可以用来定制矢量光束在动量空间中的偏振干涉，创建任意偏振态，包括但不限于线性，圆形，方位角和径向偏振。这为全息图像中任意偏振分布的多路复用生成提供了前所未有的机会。所展示的矢量波前全息术提供了灵活的偏振控制，而不使用双折射光学材料，这可能会发现在偏振成像，全息加密，全息数据存储，多视图显示，全息斯托克斯计和偏振测量的应用。
2022-01-20 physics.app-ph physics.optics
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
Multi-channel OOK Communication by Using Frequency-multiplexed Switchable Metasurface
本文提出一种基于双层石墨烯和FPGA的频率复用可重编程幅度编码超表面，结合OOK调制与替换密码加密，在0.98 THz和1.46 THz实现多信道安全太赫兹通信。
2024-10-23 physics.optics
Optical secret sharing with cascaded metasurface holography
秘密共享是用于存储高度敏感的信息（如编码数据的加密密钥）的完善的密码原语。它描述了将一个秘密分成不同份额的问题，而不向其股东透露有关该秘密的任何信息。在这里，我们展示了一个全光学的解决方案，秘密共享的基础上元表面全息。在我们的概念中，超表面全息图被用作空间上可分离的共享，其以全息图像的形式携带加密消息。其中两个份额可以通过将它们靠近在一起而重新组合。穿过这一叠超颖表面的光积累了两个全息图的相移，并且可以高保真地光学重建秘密。另一方面，由单个元表面生成的全息图可以用于识别每个股东。此外，我们证明了两个堆叠的超颖表面全息图之间的固有平移对准灵敏度可以用于空间复用，其可以进一步扩展以实现光学标尺。
2021-10-07 cs.CR physics.optics
Second-harmonic generation holography with polarization multiplexing for label-free collagen characterization and imaging
Institut Langevin, ESPCI Paris, Université PSL（巴黎理工学院，巴黎文理研究大学）；Institut de la Vision, Sorbonne Université（视觉研究所，索邦大学）；City University of Hong Kong（香港城市大学）
本研究提出一种基于偏振复用的二次谐波生成全息术，用于无标记胶原蛋白的3D成像与参数映射。
2026-03-08 physics.optics
Bell-State Quantum Holography with Metasurfaces
本文实验实现贝尔态量子全息术，利用偏振复用超表面在纠缠光子对中编码全息图像，并提出量子全息层析技术逐像素重建密度矩阵，为高维量子通信与信息处理提供可扩展方案。
2025-11-10 physics.optics quant-ph
Bidirectional Vectorial Holography Using Bi-Layer Metasurfaces and Its Application to Optical Encryption
本研究提出双层硅纳米结构光学超表面，结合互易系统非对称光学传输理论与传输空间划分法，实现任意偏振的通用非对称传输及四通道偏振-方向复用矢量全息，可用于高隐蔽性光学加密。
2025-03-19 physics.optics
Addressable metasurfaces for dynamic holography and optical information encryption
超颖表面能够以前所未有的水平操纵光传播，受益于传统光学元件无法获得的许多优点，例如超紧凑性，深亚波长尺度下的精确相位和偏振控制以及多功能性。在这一领域的最新进展已经见证了过多的功能元表面，从透镜和涡旋光束产生全息。然而，研究工作主要致力于静态设备，仅利用元表面可以提供的机会的一瞥。我们展示了一个动态超颖表面平台，它允许独立的可寻址的亚波长像素在可见光频率，通过控制化学反应的操作。特别是，我们创建先进的光学信息处理和加密的动态元表面全息图。被定制为在氢化/脱氢时表现出分级反应动力学的等离子体纳米棒构成复用超颖表面中的可寻址像素。光、氢、氧的螺旋度和反应持续时间充当加密元表面的多个密钥。一个单一的元表面可以用自定义的密钥解密成多种消息，具有紧凑的数据存储方案以及高级别的信息安全性。我们的工作提出了一种保护和传输机密数据的新途径，其中信息的访问受到高度限制。
2021-04-30 physics.app-ph physics.optics
Complete vectorial optical mode converter using multi-layer metasurface
本文提出基于多层双折射超表面的通用设计方法，实现完备矢量模式转换，实验验证6模式复用器，并数值演示相干接收与矢量全息，为多输入多输出光学器件提供通用工具。
2024-09-03 physics.optics
A wavelength and polarization selective photon sieve for holographic applications
光学超颖表面是光的相位和振幅调制的理想候选者，具有全息应用的良好基础。在这项工作中，我们提出了一个双振幅全息方案的基础上的光子筛的原则，然后结合相位全息图利用Pancharatnam-Berry相位。我们证明了两种类型的孔径，矩形和正方形的形状在金膜填充硅纳米天线是足够的，以创建两个振幅全息图在两个不同的波长在可见光，复用与一个额外的相位只有全息图。纳米天线被定制为调整孔径的光谱透射率，从而实现波长灵敏度。纯相位全息图是利用各向异性矩形结构实现的。有趣的是，这三个全息图彼此之间具有定量的数学相关性。因此，偏振和波长通道的灵活性可以与定制的特征一起使用，以同时实现这种振幅和相位全息，而不牺牲任何空间带宽产品。本方案具有存储不同信息的潜力，通过切换读取光束的波长或偏振状态，可以分别显示不同的信息。
2022-01-19 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
