Speckle-based 3D sub-diffraction imaging through a multimode fiber
本文提出基于散斑照明和桶探测的单次二维扫描方法，实现多模光纤快速亚衍射三维成像，轴向分辨率较衍射极限提升3倍，为超薄超分辨内窥镜赋予深度分辨能力。
2024-07-16 physics.optics
Physics-guided foundation model for universal speckle removal in ultrathin multimode fiber imaging
Hangzhou Institute for Advanced Study, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学杭州高等研究院）；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）；Department of Thoracic Surgery, Shanghai Pulmonary Hospital, School of Medicine, Tongji University（同济大学医学院上海市肺科医院胸外科）；Leibniz Institute of Photonic Technology（莱布尼茨光子技术研究所）；Institute of Scientific Instruments of CAS（中国科学院科学仪器研究中心）；Institute of Applied Optics, Friedrich Schiller University Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学应用光学研究所）
本文提出基于物理的SCNet模型，用于超薄多模光纤成像中的通用散射消除，实现高保真重建与快速推理。
2026-01-20 physics.optics
Event-based Speckle Interrogation for High-Bandwidth Multi-point Optical Fiber Sensing
本文提出基于事件的散斑解调框架，利用事件相机和张量分解实现高带宽多点光纤传感，实验验证了四路压电信号分离及声学传感应用。
2025-09-26 physics.optics
Intelligent mode-locked NPR fiber laser based on laser speckle characteristics
College of Electronics and Information Engineering, Sichuan University（四川大学电子信息学院）
本文提出利用人工智能优化模式锁稳定性的方法，通过分析激光通过散射介质产生的条纹图案特征，实现智能稳定模式锁单脉冲生成。
2023-06-11 physics.optics
Using fiber-bending generated speckles for improved working distance and background-rejection in lensless microendoscopy
基于无透镜柔性光纤束的内窥镜允许以最小的占地面积在传统显微镜无法到达的深度进行成像。这些多芯光纤提供了一个简单的解决方案，用于宽场荧光成像时，目标是相邻的光纤端面。然而，它们受到非常有限的工作距离和失焦背景的影响。在这里，我们仔细研究的动态散斑照明模式产生的弯曲的商业光纤束，并表明，它们可以被利用，以允许延长工作距离和背景抑制，使用超分辨率波动成像（SOFI）分析的多帧，而无需添加任何光学元件。
2020-04-23 physics.bio-ph physics.optics
Overcoming the speckle correlation limit to achieve a fiber wavemeter with attometer resolution
利用散斑测量光波长是一种很有前途的工具，可用于实现紧凑和精确的波长计和光谱仪。然而，这些设备的分辨率受到由紧密间隔的波长产生的散斑图案之间的强相关性的限制。在这里，我们将展示如何散斑图像的主成分分析提供了一条路线，以克服这一限制。利用这一点，我们展示了一个紧凑的波长计，测量波长的变化稳定的二极管激光器的5.3上午，8个数量级以下的散斑相关限制。
2019-09-02 physics.ins-det physics.optics
Learning to see through multimode fibers
我们使用深度神经网络（DNN）来分类和重建一个大型的手写数字数据库，该数据库来自图像通过多模光纤（MMF）传播后产生的散斑图案的强度。通过长达1公里的光纤传输的图像被恢复。网络识别输入的能力随着纤维长度而降低，但是如果神经网络被训练为首先重建图像然后对其进行分类而不是直接从散斑强度对其进行分类，则性能可以得到增强。
2018-05-15 physics.optics
TF-UNet: Resolving Complex Speckles for Single-Shot Reconstruction of 512^2-Matrix Images Using a Micron-Sized Optical Fiber
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；State Key Laboratory of Ultra-intense Laser Science and Technology, 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超强激光科学国家重点实验室）；Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学材料科学与光电技术研究中心）
TF-UNet通过微米级光学纤维实现512²矩阵图像单次成像，利用物理启发的架构提升图像重建精度与保真度。
2026-02-02 physics.optics
Self-cleaning effect in an all-fiber spatiotemporal mode-locked laser based on graded-index multimode fiber
我们实现了一种基于渐变折射率多模光纤的全光纤时空锁模激光器。由于渐变折射率多模光纤器件具有较高的损伤阈值，输出单脉冲能量高达11.67 nJ。由于自清洁效应，锁模状态下的光束质量比连续波状态下有明显改善。通过多模光纤放大器对脉冲进行放大，可以在基于梯度折射率模场光纤的全光纤系统中获得高功率、高光束质量的脉冲。
2020-10-22 physics.optics
Multimode optical fiber based spectrometers
在校准由光纤的导模之间的干涉产生的波长相关散斑图案之后，标准多模光纤可以用作通用光谱仪。一个传输矩阵被用来存储校准数据和一个强大的算法被开发来重建一个任意的输入光谱中存在的实验噪声。我们证明，一个20米长的光纤可以解决两个激光线分离只有8 pm。在另一个极端，我们表明，2厘米长的光纤可以测量宽带连续谱产生的超连续谱源。我们调查的光纤的几何形状上的光谱分辨率和带宽的影响，并讨论了额外的限制时，测量密集的光谱散斑对比度降低所施加的带宽。最后，我们展示了一种方法，以减少频谱重建误差和增加的带宽分别成像的散斑图案的正交偏振。多模光纤光谱仪是紧凑的，重量轻，成本低，并提供低损耗的高分辨率。
2013-02-19 physics.optics
Extended Self-similarity in Multimode Optical Fiber Speckles
North China Electric Power University（华北电力大学）
多模光纤中相干光传播产生复杂散射图案，研究发现其扩展自相似性缩放特性与经典科赫洛戈罗夫缩放一致，表明线性系统中也可出现ESS现象。
2026-01-25 nlin.PS physics.optics
Graded Index Microstructured Polymer Optical Fibers for Terahertz Applications
考虑到渐变折射率微结构聚合物光纤在低损耗、低色散太赫兹制导中的潜在应用，提出了一种采用特殊设计的可变空气孔直径和孔间间距的空气孔阵列的渐变折射率微结构聚合物光纤，并对其进行了制备和表征。所提出的光纤同时具有低色散和模间色散，以及太赫兹光谱范围内的低损耗。然后，我们实验证明，建议的纤维表现出较小的脉冲失真，较大的带宽和更可靠的激励相比，多孔纤维的几何形状。
2014-09-23 physics.optics
High power high repetition rate supercontinuum generation in graded-index multimode fibers
渐变折射率多模光纤可以处理高平均功率，并且由于内部光的时空演化而具有独特的非线性动力学特征。本文报道了利用一个紧凑的掺镱全光纤激光器系统在渐变折射率多模光纤中产生倍频程谱平坦超连续谱。超连续谱的输出功率高达$\sim$ 4 W和2 MHz的重复率获得超过1 $μ$ m的频谱带宽。研究了发射功率、重复频率、光纤长度和纤芯尺寸对超连续谱演化的影响。数值模拟研究了非线性动力学的细节，计算结果与实验光谱吻合得很好。据我们所知，这是在标准渐变折射率多模石英光纤中报道的最高平均功率和重复频率的超连续谱源
2017-09-26 physics.optics
Using a multimode fiber as a high resolution, low loss spectrometer
我们提出并证明，传统的多模光纤可以作为一个高分辨率，低损耗的光谱仪。所提出的光谱仪只包括光纤和一个相机，图像的散斑图案之间的光纤模式的干涉。虽然这种散斑图案对许多应用是有害的，但是它对关于输入信号的频谱内容的信息进行编码，该信息可以使用校准数据来恢复。我们实现了0.15 nm的光谱分辨率超过25 nm的带宽，使用1米长的光纤，和0.03 nm的分辨率超过5 nm的带宽与5米的光纤。插入损耗小于10%，重建光谱的信噪比大于1000。
2012-06-14 physics.optics
Highly-Multimode Solitons in Step-Index Optical Fiber
本研究报道了阶跃折射率光纤中由5-10个时间对齐横模叠加形成的高多模孤子，其具备散斑轮廓、数十纳焦能量、约100飞秒脉宽及超300千瓦峰值功率，为复杂多模非线性研究与应用提供了基础。
2023-07-18 physics.optics
Blue-enhanced Supercontinuum Generation in a Fluorine-doped Graded-index Multimode Fiber
利用1064 nm皮秒光源泵浦，在纤芯为50 μ m的渐变折射率掺氟多模光纤中实现了蓝光增强宽带超连续谱的产生。在相对较短的光纤中实现了从~400 nm到2,400 nm的多倍频程超连续谱。测得的光谱和多模非线性特性进行了比较的锗掺杂的梯度折射率多模光纤。结果表明，工程的玻璃组合物，从而其色散和吸收特性，提供了一种新的和有效的方法，以进一步控制在高度多模抛物型折射率光纤的非线性动力学。
2018-10-27 physics.optics
Optical solitons in graded-index multimode fiber
孤子是一种非色散的局域波，存在于不同的物理环境中。人们已经观察到了各种各样的光孤子，但涉及空间和时间自由度的版本是罕见的。被设计成支持多个横模的光纤提供了在介于单模光纤和自由空间传播之间的环境中研究波传播的机会。本文报道了在渐变折射率多模光纤中观察到的光孤子和孤子自频移现象。这些波包可以被建模为多分量孤子，或作为Gross-Pitaevskii方程的孤子。梯度折射率光纤中的孤子应该能够在低成本电信系统中提高数据速率，与空分复用有关，并且可以为高功率激光器和传输提供一种新的模式区域缩放途径。
2013-02-07 physics.optics
Deep Learning Enabled Real Time Speckle Recognition and Hyperspectral Imaging using a Multimode Fiber Array
我们展示了深度学习用于斑点图案的快速光谱解构。人工神经网络可以有效地训练使用数值构造的多光谱数据集从测量的光谱传输矩阵。在这些数据集上训练的优化神经网络可以从单色相机图像中可靠地重建离散和连续光谱。将深度学习与解析反演方法以及压缩感知算法进行比较，并在过采样和稀疏欠采样（压缩）机制中显示出有利的特性。深度学习方法在对漂移或噪声的鲁棒性以及重建速度方面具有显著优势。在一个原理验证演示器中，我们使用多芯多模光纤阵列作为随机散射介质实现了高光谱信息的实时恢复。
2019-06-01 eess.IV physics.optics
Nonlinear multimodal interference and saturable absorption using a short graded-index multimode optical fiber
本文详细研究了短梯度折射率多模光纤中的非线性多模干涉。针对特定的器件几何形状进行分析，其中光经由单模光纤耦合进出多模光纤。同样的设备几何形状最近被用来获得超低损耗耦合之间的两个单模光纤具有非常不同的模场直径。我们的研究结果表明，这种简单的几何形状的非线性器件，如在非线性开关，光信号处理，或锁模光纤激光器的可饱和吸收的潜在应用。讨论了这种全光纤结构中的可饱和吸收，结果表明，它提供了有吸引力的特性，可以潜在地用于高脉冲能量锁模光纤激光器。
2013-07-16 physics.optics
Random Mode Coupling Assists Kerr Beam Self-Cleaning in a Graded-Index Multimode Optical Fiber
本文利用耦合模模型，数值研究了梯度折射率多模光纤中光束自清洁的过程。我们介绍了各种模式之间的随机线性耦合的空间模式，包括所有模式之间的耦合，或只有简并之间的耦合，并研究随机模式耦合的光束自清洁过程的影响。数值计算的结果与实验数据完全一致。
2019-08-21 physics.optics
Hollow-core fiber-based speckle displacement sensor
本文提出并演示了一种利用大芯径管状晶格空芯光纤构建的散斑位移传感器，通过插入并移位单模光纤实现，估计分辨率达0.7微米，拓展了空芯光纤在传感领域的应用。
2022-11-18 physics.app-ph physics.optics
Design of a wavelength-tunable optical tweezer using a graded-index multimode optical fiber
提出了一种基于渐变折射率多模光纤（GIMF）的平端面波长可调谐光纤光镊（OFT）。结果表明，该设计可以支持一个捕获的位置，这是远离GIMF的尖端相比，其他常见的光学镊子的方法，从而减少了被捕获的颗粒和光纤尖端之间的接触的可能性。此外，由于GIMF设计参数（诸如数值孔径（NA））的波长依赖性，捕获位置可以变得依赖于波长。因此，可以使用普通波长可调谐激光器在长范围内调谐捕获位置。所提出的OFT不同于以前的基于光纤的演示，通过使用平坦端面光纤，使得制造和实验比以前提出的锥形端面OFT更容易。
2016-11-07 physics.optics
Correlation Revival Eigenmodes for Differential Sensitivity in Speckle Metrology
SUPA, School of Physics and Astronomy, University of St Andrews（圣安德鲁斯大学物理与天文学学院）
本文通过传输矩阵方法设计光场，实现散射相关性复兴，减少特定参数的影响，提升散射计量的灵敏度和稳定性。
2026-04-07 physics.optics
Experimental insights into data augmentation techniques for deep learning-based multimode fiber imaging: limitations and success
Lahore University of Management Sciences（拉合尔管理科学大学）
本研究提出了一种物理数据增强方法，通过实验获取散斑以提升多模光纤成像的重建质量，有效提升了SSIM指标17%。
2025-11-24 physics.optics
Snapshot fiber spectral imaging using speckle correlations and compressive sensing
快拍光谱成像在遥感应用中正迅速引起人们的兴趣。在一个图像内获取空间和光谱数据促进了快速测量时间，并减少了对稳定扫描成像系统的需求。目前的许多快照技术依赖于光栅或棱镜来表征波长信息，难以减小便携式高光谱成像的尺寸。在这里，我们表明，多芯多模光纤可以用作一个紧凑的光谱成像仪与亚纳米分辨率，通过编码的光谱信息内的单色CMOS相机。我们表征波长相关的散斑图案高达3000光纤芯在一个广泛的波长范围。聚类算法结合l $_{1}$ -最小化来限制在采集阶段的数据收集，用于重建在波长域中稀疏的光谱图像。我们还表明，在非压缩制度，这些技术能够准确地重建宽带信息。
2018-10-24 eess.IV physics.ins-det physics.optics
Generation mode-locked square-wave pulse based on reverse saturable absorption effect in graded index multimode fiber
首次报道了基于反向可缝合吸收的渐变折射率多模光纤的锁模方波脉冲掺镱光纤激光器。通过调节抽运功率，可以在350 ps ~ 52.6 ns的范围内实现方波宽度的调谐，3dB带宽为0.73 nm。单模抑制比超过65 dB，说明锁模工作状态良好。同时，利用啁啾测量系统研究了脉冲特性。锁模方波脉冲光纤激光器可作为高功率光源应用于工业领域。
2019-04-14 physics.optics
Spectral Speckle Customization
本文提出通过控制无序多模光纤输入光的空间分布，实现光脉冲时空-光谱散斑强度统计的定制，并验证了在单波长、去相关多波长及整个脉冲光谱范围内生成任意统计特性散斑系综的可行性。
2023-08-12 physics.optics
Photon Pair Generation with Tailored Frequency Correlations in Graded-Index Multimode Optical Fibers
本文从理论上研究了在渐变折射率多模光纤中通过四波混频过程产生光谱相关可控的光子对。我们表明，在GIMF中产生的光子的量子相关性可以保持在一个可调谐的泵浦源在很宽的光谱范围内。因此，GIMF可以用作量子态保持的可调谐光子源。特别是，我们已经表明，它是可能的，以产生可分解的双光子状态，这使得预示着单光子纯态光子，而不需要光谱后滤波。我们还阐述了在同一光纤中同时产生相关和不相关光子对的可能性。
2017-11-03 physics.optics
UltraFast Optical Imaging using Multimode Fiber based Compressed Sensing and Photonic Time Stretch
提出了一种基于单根多模光纤的超快单像素光学二维成像系统。MF作为全光随机模式发生器。不同波长的光通过一个微透镜后产生的全光随机散斑图，在1518.0 ~ 1567.9nm范围内，波长步长为0.1nm时，散斑图的相关系数为0.074。与传统的昂贵的伪随机二进制序列（PRBS）相比，全光随机散斑图案具有成本低的优点，是压缩传感（CS）成像的理想选择。此外，利用光子时间展宽（PTS）技术，不同波长的光可以在短脉冲时间内按时间序列通过一个封装的微透镜，从而实现超快单像素全光压缩成像。在我们的工作中，全光随机散斑图案进行了分析，并用于执行CS成像在我们提出的系统和结果表明，单像素的光电探测器可以在CS成像系统和27 × 27像素的图像重建在500测量。在我们提出的成像系统中，快速傅里叶变换（FFT）的空间分辨率，这是一个组合的多个高斯，进行了分析。考虑到4个光学散斑图案，FFT空间分辨率为50 × 50像素。通过去除中心低频分量并观察沿所有径向方向的显著谱功率，获得了该分辨率极限。
2018-03-12 physics.optics
Wavefront shaping for optimized many-mode Kerr beam self-cleaning in graded-index multimode fiber
我们报告的实验结果表明，克尔光束自清洁的许多低阶模式的梯度折射率多模光纤可以控制由于优化的相干激发光束的波前整形。利用横向输入相位的自适应分布，通过利用所有导模之间的非线性耦合，将发射功率引导到特定的低阶光纤模式。实验进行了7 ps的脉冲在1064 nm注入到一个五米长的多模光纤工作在正常的色散制度。优化克尔光束自清洁五个不同的LP模式的报告，与功率阈值，增加模式的顺序。
2019-02-12 physics.optics
Supercontinuum generation in a graded-index multimode tellurite fiber
该研究在纳米结构纤芯的碲酸盐渐变折射率多模光纤中实现近两个倍频程的超连续谱，分析了不同色散区的动力学特性，数值模拟与实验吻合，为软玻璃光纤高功率中红外超连续谱光源提供了新方向。
2024-05-10 physics.optics
All-optical Edge Computing for Speckle Sensing Interrogation
INESC TEC（葡萄牙科技电子与通信研究所）；University of Porto（波尔图大学）
提出一种光学可重构的边缘计算平台，通过数字微镜器件和进化优化策略直接在光学域进行任务特定计算，实现实时多路信号分离。
2026-05-25 physics.optics
Spatiotemporal Characterization of Supercontinuum Extending from the Visible to the Mid-Infrared in Multimode Graded-Index Optical Fiber
实验证明，用Nd：YAG微片激光器输出的亚ns脉冲泵浦渐变折射率多模光纤，可以在2500 nm处产生具有均匀钟形空间光束轮廓的平坦超连续谱.我们研究了超连续谱的发展沿多模光纤的削减方法，这使我们能够分析克尔诱导的几何参数不稳定性和受激拉曼散射之间的竞争。我们还进行了光谱分辨的时间分析的超连续谱发射。
2016-07-22 physics.optics
Hyper-spectral imaging through a multi-mode fiber
多模光纤在提供大量传输模式的情况下提供增加量的数据传输速率。不幸的是，多模光纤中增加的模式数量由于这些模式的干涉而阻碍了信息的准确传递，这导致了随机散斑图案。系统的复杂性阻碍了系统的解析表达，从而导致信息的丢失。然而，深度学习算法可以用来有效地恢复信息。在这项研究中，我们利用深度学习架构从电信波长（C波段）的输出散斑图案重建输入彩色图像。我们的模型成功地识别了26个不同波长和26个不同字母的高光谱散斑图案。值得注意的是，我们可以重建完整的输入图像，只有通过分析输出散斑图案的一小部分。因此，我们设法在不牺牲分类精度的情况下减少计算量。我们相信，这项研究将在许多领域显示出变革性的影响：生物医学成像，通信，传感和光子计算。
2023-02-15 eess.IV physics.optics
Kerr beam self-cleaning on the $LP_{11}$ mode in graded-index multimode fiber
我们报道了在渐变折射率多模光纤中克尔光束自清洁的实验观察，导致输出光束轮廓不同于钟形，接近于$LP_{01}$模式。对于特定的耦合条件，导模之间的非线性耦合可以将由脉冲光束产生的输出散斑图案整形为低阶$LP_{11}$模式。这是在正常色散状态下，在1064 nm处具有750 ps脉冲的几米长多模光纤中观察到的。$LP_{11}$模式自清洁的功率阈值比克尔非线性自清洁到$LP_{01}$模式所需的功率阈值大约三倍。
2018-10-11 physics.optics
Optically induced mode conversion in graded-index fibers using ultra-short laser pulses
我们提出了使用渐变折射率少模光纤的模式转换的长周期光栅（LPG）的超短激光脉冲利用光学克尔效应瞬态写入。通过数值求解多模耦合非线性薛定谔方程组，研究了模式间的相互作用。我们提出了高效的LP 01 -到LP 11 -模式的转换，保持脉冲形状与以前的结果相比，在阶跃折射率光纤。此外，模式转换使用不同的波长诱导和探测的LPG示出。由于梯度折射率光纤中所检测模式的平坦相位匹配曲线，可以在中心波长为1100 nm至1800 nm的探测中心波长下观察到模式转换，其中写入光束的中心波长约为1030 nm。因此，探针与写入光束的完全分离以及对于跨越宽波长范围的所有光学调制的光学诱导导模转换的应用应当是可能的。
2013-09-19 physics.optics
Optical beam propagation inside a graded-index fiber with saturable nonlinearity
Indian Institute of Technology Kharagpur（印度理工学院卡拉格普尔分校）；University of Rochester（罗切斯特大学）
研究了具有饱和非线性的渐变折射率光纤中光束传播，发现双稳空间孤子的稳定性源于非线性饱和特性，并通过理论与数值结果验证了其周期特性。
2026-02-07 physics.optics
Super-resolution imaging through a multimode fiber: the physical upsampling of speckle-driven
本文发现多模光纤中散斑形成的干涉过程可实现物理上采样，补充数据驱动深度学习方法的信息不足，从而在保持大放大倍数下提升超分辨率成像重建质量，为微创手术内窥镜发展提供指导。
2023-07-11 eess.IV physics.med-ph physics.optics
A Camera free fiber speckle wavemeter
本文提出一种基于象限探测器替代面板相机的光纤散斑波长计，结合上采样预处理和浅层残差网络，在1550nm处实现4 fm分辨率、约1 kHz更新速度，并具备低成本、高速度和强鲁棒性，推动其走向工业级应用。
2023-08-11 physics.ins-det physics.optics
Multimode soliton collisions in graded-index optical fibers
在这项工作中，我们揭示了独特的复杂的动力学多模孤子在梯度折射率光纤中的相互作用，通过模拟和实验。通过对飞秒脉冲的裂变产生两个多模孤子，研究了它们的拉曼诱导红移随入射脉冲能量增大的演化。值得注意的是，我们发现尾随多模孤子的输出红移可能会减小，从而加速，直到它与领先的多模孤子碰撞。作为非弹性碰撞的结果，两个多模孤子之间发生了显著的能量转移：尾随孤子从前导孤子捕获能量，这最终增强了其红移，从而增加了两个多模孤子之间的时间间隔。
2022-02-20 physics.optics
Competition Between Intermodal Modulation Instability and Kerr Beam Self-cleaning in Graded-index Multimode Fiber
我们报告了在各种特定的发射条件下，在90米长的渐变折射率多模光纤中，由于克尔引起的自光束清洁，模间调制不稳定性峰的抑制。在几个泵浦脉冲能量值下，记录了三种模式（LP 01，LP 11和LP 21）的输出光谱和模式光束轮廓。实验结果表明，随着抽运峰值功率的增加，导模之间的非线性耦合导致输出散斑图整形为钟形或更高阶的空间干净光束轮廓，而在谱域中观察到模间调制不稳定峰，其幅度逐渐增加到其最大值，超过一定的阈值功率，模间调制不稳定峰减小。这表明在高泵浦峰值功率下产生无模间调制不稳定性的宽带光谱的可能性。
2020-04-11 physics.optics
Nonlinear beam self-maintaining effect in graded-index multimode fiber
多模光纤系统是工业和科学应用所期望的。非线性克尔光束净化作为多模光纤中光束传输的一种有趣的效应，由于其空间光束压缩特性而引起了人们的广泛关注。然而，其物理机制，特别是输入条件对其性能的影响尚不清楚。在这里，我们报告了一个新的自组织机制的多模光束在梯度折射率多模光纤中的传输：当输入激光有一个主模式，其中大部分的激光能量集中，光束轮廓可以保持在一个明确定义的结构类似于输入主模式的非线性机制，而它将演变成一个不规则的模式在线性机制。实验和数值计算结果证实了这种非线性梁自维持效应的存在和普遍性。我们的研究结果还提供了证据，非线性克尔效应可以是驱动机制和非线性克尔光束清理是这种效应的一个具体情况。对这种空间光束整形效应的进一步研究可能为理解其他多模光纤非线性提供新的视角。
2022-06-04 physics.optics
Higher-Order Modes Are More Robust: The Origin of Bending Insensitivity in Multimode Fibers and Its Exploitation for Imaging
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Anhui University（安徽大学）
本文从模式耦合理论出发，证明并验证了高阶模式比低阶模式具有更强的弯曲鲁棒性，并基于弯曲扰动与输入场无关的特性，提出物理启发的双编码器神经网络，显著提升多模光纤成像系统的抗弯曲能力。
2026-08-27 physics.optics
Multiple spatial and wavelength conversion operations based on a frequency-degenerated intermodal four-wave-mixing process in a graded-index 6-LP few mode fiber
我们报告的实验观察同时三倍的波长和空间转换过程中发生的通信波长在6-LP模式渐变折射率少模光纤。其物理机制是基于基模和高阶空间模之间发生的平行和相位匹配的频率简并模间四波混频（FD-IFWM）现象。更准确地说，单个高功率频率简并泵浦波与基模中的三个独立信号一起同时注入到1.8 km长的渐变折射率少模光纤的四个空间模式LP 01、LP 11、LP 02和LP 31中。通过三个平行的相位匹配FD-IFWM相互作用，这些初始信号，然后同时空间和频率从基本模式转换到特定的高阶模式。差分模式群延迟的影响也进行了研究，并表明，空间复用信号之间的走离显着限制了电信应用的转换过程的带宽。
2020-06-18 physics.optics
Beam propagation in an active nonlinear graded-index fiber
本文利用变分技术建立半解析理论模型，研究光泵浦渐变折射率光纤放大器中的光束演化，证明其结果与全数值模拟吻合良好，并推导出预测信号光束放大变窄的方程。
2023-10-21 physics.optics
Low-loss high-speed speckle reduction using a colloidal dispersion
我们提出了一种简单而强大的方法来减少激光散斑，这限制了激光器在成像和显示应用中的采用。我们使用的胶体溶液，可以迅速降低散斑对比度，由于布朗运动的散射粒子。通过使用白色涂料覆盖比色皿的侧面和光纤将激光输送到胶体溶液深处，克服了与通过胶体溶液传播相关的高插入损耗，使透射率大于90%。扩散激光输出遵循朗伯分布，在129 μs的积分时间下产生低于4%的散斑对比度。胶体溶液能够在不消耗功率的情况下实现快速散斑减少，同时保持高透射率、低成本、紧凑尺寸和长寿命，这使得我们的方法可用于广泛的激光成像和投影应用。
2012-12-20 physics.optics
Two octave supercontinuum generation in a non-silica graded-index multimode fiber
报道了在非石英渐变折射率多模光纤中产生从可见光到中红外（700 - 2800 nm）的两倍频程超连续谱。光纤设计是基于一个纳米结构的核心组成的两种类型的铅铋镓酸盐玻璃棒具有不同的折射率。与石英光纤相比，这种结构产生有效的抛物线折射率分布、扩展的传输窗口和十倍增加的非线性。利用正常和反常色散区波长的飞秒脉冲泵浦，详细研究了周期性自成像产生超连续谱的机制和不稳定性。值得注意的是，适当的注入条件下，在高功率制度的输出光束轮廓显示出清晰的签名，光束自清洁非线性模式混合。利用广义非线性薛定谔方程的时空3+ 1维数值模拟解释了实验观测，在整个两倍频程谱带宽上，模拟谱与实验非常吻合.这些结果展示了一种新的途径，在中红外产生明亮的超宽带光源。
2021-08-20 physics.optics
On spatial beam self-cleaning from the perspective of optical wave thermalization in multimode graded-index fibers
本文综述渐变折射率多模光纤中的空间光束自清洁，以模式四波混频的热化与光子气体统计力学解释功率再分配，并总结实验证据、开放问题及未来方向。
2023-04-24 physics.optics
Single-shot image retrieval through a multimode fiber using a genetic algorithm
在这封信中，我们提出了一种基于遗传算法的方法，通过多模光纤在无参考系统中的图像检索。由于模式干涉，当在多模光纤的一侧照射图像时，透射光在另一端形成类似噪声的散斑图案。通过使用先前测量的光纤的传输矩阵，使用随机输入掩模计算散斑图案。通过优化输入掩模以实现实验图案和计算图案的高相关系数，将输入掩模优化为与原始图像具有高相似性的图像。
2018-10-26 eess.IV physics.optics
An ultra-stable three-dimensional photophoretic trap in air facilitated by a single multimode fiber
光泳力-这是热的起源-已经定义了一个替代路线的光学捕获吸收微粒在空气中。在这里，我们表明，一个单一的多模光纤有利于显着更强大的光陷阱相比，纯高斯光束从一个单模光纤发出的捕获和操纵的吸收粒子使用电泳力。我们仔细研究了从多模光纤的不同模式产生的散斑图案上的依赖性的捕获，并通过实验观察到，最大的捕获力时，可以获得的平均散斑大小是可比的被困粒子的直径。我们解释了这一观察进行数值模拟计算电泳力，并确定稳定的捕获条件，从力平衡方程。有趣的是，我们还观察到大的振荡的被困粒子沿z方向的多模光束，这可能是一个有效的回复力，甚至在轴向方向的电泳捕获演示。我们的工作可能预示着一个新的路线，由于固有的易用性，便携性和灵活性的单多模光纤为基础的光阱的光阱和光谱与电泳力的令人兴奋的应用。
2023-01-10 physics.optics
The rotational memory effect of a multimode fiber
我们证明了多模光纤中的旋转记忆效应。围绕光纤芯轴旋转入射波前导致光纤输出的所得图案的旋转，而所得散斑图案没有显著变化。旋转记忆效应可用于非侵入性成像或通过多模光纤进行超快高分辨率扫描。我们的实验证明了这种效果在两个实验配置的角度范围内。
2015-06-26 physics.optics
Multimode fiber based single-shot full-field measurement of optical pulses
多模光纤被广泛用于光通信、成像和传感应用。光纤导模的干涉产生散斑图案，其已用于高精度光谱、温度和应变传感。在这里，我们展示了一个单次拍摄全场的时间测量技术的基础上，多模光纤。复杂的时空散斑场由通过光纤传播的参考脉冲产生，并且它与信号脉冲干涉。从时间积分干涉图，在频谱和时间域中检索信号的幅度和相位。我们的方案的简单性和高灵敏度说明了多模光纤作为通用和多功能传感器的潜力。
2019-07-22 physics.ins-det physics.optics
Generation of High-order Laguerre-Gaussian modes in Coated and Uncoated Graded-Index and Step-Index Multimode Fibers
Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, Università di Brescia（布雷西亚大学信息工程系）；Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, Elettronica e Telecomunicazioni, Sapienza Università di Roma（罗马智慧大学信息与电子通信工程系）；Dipartimento di Ingegneria, Università degli Studi Niccolò Cusano（尼古拉·库萨诺大学工程系）
本研究提出了一种高效方法，在多模光纤中通过耦合高斯光束生成高阶拉盖尔-高斯模，验证了其鲁棒性和可扩展性。
2026-02-27 physics.optics
Stimulated Raman scattering cascade spanning the wavelength range of 523 to 1750~nm using a graded-index multimode optical fiber
我们报告的拉曼级联跨越523至1750 nm波长范围的波长范围内，在一个标准的电信梯度折射率多模光纤的产生。尽管泵浦具有高度多模性质，但拉曼峰在光纤的特定模式中产生，从而证实了受激拉曼散射过程期间的基本光束净化。
2013-07-16 nlin.PS physics.optics
