Fully refractive adaptive optics fluorescence microscope using an optofluidic wavefront modulator
自适应光学（AO）是一种功能强大的图像校正技术，已被证明对许多生命科学显微镜方法都有好处。然而，增加一个反射波阵面调制器和波前传感器到已经复杂的显微镜的复杂性，使AO禁止其在显微镜系统中的广泛适应。在这里，我们提出了一个紧凑的荧光显微镜的设计和性能，使用一个完全折射的光流波阵面调制器产生的成像性能与传统的变形镜，无论是在校正保真度和关节。我们将此设备与一个模式无传感器波前估计算法，使用空间频率内容的采集图像作为质量度量，从而证明了一个完全在线的自适应光学显微镜，可以执行像差校正高达4 $^{th}$径向顺序的泽尼克模式。这种全新的概念自适应光学显微镜可能会证明延长性能限制和广泛适用性的AO在生命科学成像。
2020-01-07 physics.optics
High Light-Efficiency Holographic Tomographic Volumetric Additive Manufacturing using a MEMS-based Phase-only Light Modulator
本文提出首个基于MEMS纯相位光调制器的全息体积增材制造平台，相比振幅编码将激光功率效率提升70倍，并结合散斑抑制方法实现从微米到厘米尺度的数字控制打印。
2025-06-03 physics.optics
High-frequency, resonant acousto-optic modulators fabricated in a MEMS foundry platform
我们报告的高频，谐振声光调制器（AOM）的MEMS铸造工艺的设计和表征。双谐振腔的设计，短（$L{\sim}10.5\, μm$）的声学和光学腔的长度，使我们能够测量声光调制在GHz的频率与高调制效率。与传统的AOM相比，这些器件依赖于由腔边界的位移引起的扰动，这在悬浮几何形状中可以显著增强。该平台可作为快速2D空间光调制器（SLM）、低成本集成自由空间光链路和光学增强型低噪声RF接收器的构建模块。
2019-10-16 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Broadband Terahertz Modulators based on MEMS-Reconfigurable Mesh Filters
University of Michigan（密歇根大学）
本研究提出一类室温下具备电诱导抗磁切换能力的新型超表面，通过重构亚波长超分子结构调控磁响应，实现了具有创纪录高调制深度与带宽的太赫兹强度调制，为宽带太赫兹调制器研发提供了新方案。
2013-04-24 physics.optics
Exploiting Phase Light Modulators for Low-SWaP Real-time Wavefront Correction at High-Resolution
本文提出利用德州仪器相位光调制器作为低SWaP芯片级方案，实现高分辨率实时波前校正与光束跟踪，并介绍专门开发的算法与优化策略。
2025-09-07 physics.optics
Piezoelectric MEMS Phase Modulator for Silicon Nitride Platform in the Visible Spectrum
SINTEF Digital（辛特夫数字）；UiT- The Arctic University of Norway（挪威北极大学）；University of Oslo（奥斯陆大学）
本文提出了一种基于硅氮化物平台的压电MEMS相位调制器，实现了超低功耗和高可扩展性的高效相位调制，适用于可见光谱中的光子集成电路应用。
2026-02-18 physics.app-ph physics.optics
Spatial Light Modulator for wavefront correction
提出了一种利用空间光调制器校正像差波前相位的液晶方法。一个简单而有效的实验室模型已被证明用于波前校正。在自适应光学系统中，波前校正系统的关键在于能够实现的速度和图像质量。采用一种非常快速的计算方法，给出了采用泽尼克多项式的波前表示的速度和精度。
2009-09-18 astro-ph.IM physics.optics
Tutorial: How to build and control an all-fiber wavefront modulator using mechanical perturbations
本教程介绍了利用机械扰动构建全光纤波前调制器“光纤钢琴”的设计与实验方法，并回顾其在多模光纤光传播控制中的应用。
2024-08-29 physics.ins-det physics.optics
Dynamic MEMS-based optical metasurfaces
光学元表面（OMS）在亚波长尺度上显示出前所未有的多功能波前操纵能力，从而为下一代超紧凑光学设备和系统开辟了迷人的前景。然而，到目前为止，大多数成熟的OMS是静态的，其特征在于由在其制造期间设置的OMS配置确定的定义明确的光学响应。迄今为止，通过使用受控的组成材料或几何参数研究的动态OMS配置通常表现出特定的限制和降低的可重构性。在这里，通过结合薄膜压电微机电系统（MEMS）与基于间隙表面等离子体激元的OMS，我们开发了一种电驱动的动态MEMS-OMS平台，该平台通过精细地致动MEMS反射镜来提供反射光的可控相位和幅度调制。使用该平台，我们展示了用于偏振无关光束转向和二维聚焦的MEMS-OMS组件，具有高调制效率（约50%），宽带操作（约20%，接近800 nm的工作波长）和快速响应（< 0.4 ms）。开发的MEMS-OMS平台为实现复杂的动态2D波前操纵提供了灵活的解决方案，可用于可重构和自适应光网络和系统。
2021-01-21 physics.app-ph physics.optics
Wavefront Sensor for Laser Beams Based on Reweighted Amplitude Flow Algorithm
Hilase Centre, Institute of Physics, ASCR（Hilase中心，捷克科学院物理研究所）；Faculty of Nuclear Sciences and Physical Engineering, Czech Technical University in Prague（布拉格捷克理工大学核科学与物理工程学院）
基于加权振幅流算法的激光束波前传感器，利用数字微镜设备实现参考自由的波前重建，适用于高空间分辨率和大动态范围的激光应用。
2026-02-11 physics.optics
Polarization control of multiply-scattered light through random media by wavefront shaping
我们表明，通过光学厚的多重散射介质传播的相干光的偏振态，可以控制波前整形，即通过控制只有空间相位的入射场与空间光调制器。利用这种技术，可以在散射介质后面的任何空间位置获得光的任何偏振态。因此，将随机介质转换为任意光学偏振分量成为可能。
2012-06-18 physics.optics
Optofluidic adaptive optics in multi-photon microscopy
针对现有自适应光学多依赖反射或衍射波前调制器的限制，提出面向透射式调制器的快速无传感器方案，并通过光流控器件在双光子成像中验证散射校正性能。
2023-04-20 physics.optics
Optogenetic control of cell signaling pathway through scattering skull using wavefront shaping
我们介绍了一种非侵入性的方法，通过使用波前整形的高度散射颅骨组织在生物细胞中进行光遗传学调控。使用空间光调制器系统地控制入射光的波前，以克服小鼠颅骨层中的多重光散射并将光聚焦在靶细胞上。我们表明，照明与成形波使时空调节细胞内钙离子水平在单个细胞水平。
2015-10-28 physics.optics
Phase retrieval technique from regions of unresolvable fringe density using Phase Shifting Interferometry and Liquid Crystal on Silicon (LCOS) Spatial Light Modulator (SLM)
Technische Universität, Braunschweig（布伦瑞克工业大学）；University of Calcutta（加尔各答大学）
本文提出了一种简单方法，通过相位移干涉术和LCOS空间光调制器从不可分辨的干涉条纹密度区域恢复相位信息，尤其在相机角落处，利用波前补偿实现有效恢复。
2026-03-16 physics.optics
Phase imaging by spatial wavefront sampling
相位成像技术提取场景的光程长度信息，而波前传感器提供光学波前的形状。由于这两种应用具有不同的技术要求，因此它们开发了自己的特定技术。在这里，我们展示了如何执行相位成像结合波前采样使用可重构空间光调制器与光束位置检测器。其结果是一个时间复用的检测方案，能够大大缩短压缩感测。这种鲁棒的无参考方法不需要传统干涉测量所需的相位展开算法，并且其无小透镜的性质消除了Shack-Hartmann传感器中通常存在的权衡。
2017-11-11 physics.optics
GHz-speed wavefront shaping metasurface modulators enabled by resonant electro-optic nanoantennas
本文提出基于硅纳米棒-薄膜铌酸锂谐振电光纳米天线的超表面，实现GHz级振幅调制与透射波前整形，并展示分束器件1.03 GHz调制带宽，为高速自由空间通信与传感提供紧凑平台。
2025-03-11 physics.app-ph physics.optics
Creating Airy beams employing a transmissive spatial light modulator
本文详细研究了两种利用透射式空间光调制器（SLM）实现光波波前整形的新方法。传统上，光学艾里光束是通过在所谓的全相位模式中采用SLM来创建的。在第一种方法中，将数值模拟的透镜相位分布与立方相位分布一起直接加载到SLM上。在数值透镜的焦平面处产生艾里光束。首次给出了所形成的艾里光束的定量性质。我们推导出这样形成的艾里光束的强度最大值的偏转公式，这是不同于典型的艾里光束的二次偏转。我们交叉验证所推导的公式，通过模拟和实验。第二种方法是基于这样的事实，即由夹在两个偏振器之间的透射SLM组成的系统可以创建具有负值的透射函数。这种观察本身就有可能用于各种其他波前调制，其中传输函数需要负值。作为这种方法的一个例子，我们表明，波前可以调制通过SLM系统的传输函数与负值加载直接到SLM的艾里函数分布。由于艾里函数是实值函数，但也具有负值，因此可以通过将艾里函数分布直接转移到这种SLM系统上来生成艾里光束。以这种方式，在SLM后面立即产生艾里光束。由于这两种新方法都不使用物理透镜，因此这两种设置比用于创建艾里光束的传统设置更紧凑。我们比较了这两种新方法的性能和所产生的艾里光束的性质。
2017-08-19 physics.optics
Focusing Light through Random Photonic Media by Binary Amplitude Modulation
我们利用波前整形的方法研究了光通过随机光子材料的聚焦。我们探索了一种新的方法，即二进制幅度调制。为此，入射到随机光子介质的光在空间上被划分为多个段。我们确定的片段，引起的领域是在预期的焦点和分配这些零振幅的总字段的相位，而其余的片段保持其原始振幅。使用812个独立控制的光段，我们发现目标处的强度比样品后面的平均强度增强了75 +/-6倍。我们实验证明了光通过随机光子介质的聚焦使用的振幅模式液晶空间光调制器和MEMS为基础的空间光调制器。我们使用微机电系统（MEMS）为基础的数字MEMS器件的入射光场的控制开辟了一条途径，高速实现波前整形。
2011-02-28 physics.optics
Kilohertz binary phase modulator for pulsed laser sources using a digital micromirror device
像差校正、数字相位共轭或图案化光刺激需要光学波前的受控调制。对于这些应用中的大多数，期望以可能的最高速率控制波前调制。数字光调制器件（DMD）提供了一种实现高速调制的具有成本效益的解决方案，并且通常超过更传统的液晶空间光调制器的速度，但是其本质上是幅度调制器。此外，由DMD衍射引起的空间色散使其与脉冲激光源的使用复杂化，例如在非线性显微镜中使用的那些。在这里，我们介绍了一种基于DMD的光学设计，克服了这些限制，实现无色散的高速二元相位调制。我们表明，这种相位调制可以用来切换通过二进制相位模式在20 kHz的速率在双光子激发荧光应用。
2018-01-08 physics.ins-det physics.optics
Focusing light through dynamical samples using fast closed-loop wavefront optimization
我们描述了一个快速闭环优化波前整形系统，能够聚焦光通过动态散射介质。基于MEMS的空间光调制器（SLM），快速光电探测器和FPGA电子相结合，实现了一个闭环优化的波前与单模优化率为4.1 kHz。系统的性能表明，通过可调的时间稳定性的二氧化钛颗粒在甘油中的胶体溶液的光聚焦。
2017-09-21 physics.bio-ph physics.ins-det physics.optics
Video-rate holographic telepresence via single-shot, reference-free wavefront measurement
Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)（韩国科学技术院）；KAIST Institute for Health Science and Technology, KAIST（韩国科学技术院健康科学与技术研究所）；Samsung Electro-Mechanics（三星机电）；Yale University（耶鲁大学）；Tomocube Inc.（Tomocube公司）
该研究提出了一种基于单次散斑测量的无参考全息远程视频通信系统，实现了28帧/秒的视频速率操作和动态三维重建。
2026-01-02 physics.optics
High-speed photonic crystal modulator with non-volatile memory via structurally-engineered strain concentration in a piezo-MEMS platform
本文提出一种基于压电应变光子晶体腔的电光调制器，通过结构工程应变集中实现高速、低功耗及非易失性调谐，dT/dV与致动器长度成正比，实验验证了5 GHz连续调谐和8 GHz非易失偏移，适用于量子与经典光学应用。
2023-10-13 physics.app-ph physics.comp-ph physics.optics
The Space Coronagraph Optical Bench (SCoOB): 6. demonstration of Lyot low order wavefront control combined with high order wavefront control using a vortex coronagraph
本研究在空间日冕仪光学平台上，演示基于Lyot的低阶波前控制环路与隐式电场共轭高阶波前控制技术的协同运行，验证其可在大气中维持1E-8的高对比度水平。
2025-09-02 physics.optics
A practical guide to Digital Micro-mirror Devices (DMDs) for wavefront shaping
Institut Langevin, ESPCI Paris, PSL University, CNRS, France（朗之万研究所，巴黎高等物理化工学院，PSL大学，法国国家科学研究中心）
本文提供了一种实用指南，帮助在波前塑形中利用数字微镜器件，通过解决其设计缺陷来优化性能。
2026-01-14 physics.optics
Real-time wavefront-shaping through scattering media by all optical feedback
聚焦光通过动态变化的异质介质是一个抢手的目标，具有重要的应用范围从自由空间通信纳米手术。潜在的挑战是控制的光学波前与大量的自由度（DOF）的时间尺度短于介质的动态。最近，在使用具有>1000 DOF的空间光调制器（SLM）通过波前整形聚焦穿过混浊样本的演示之后，已经报道了许多进步。不幸的是，基于SLM的波前整形需要来自检测器/相机的反馈，并且仅限于缓慢变化的样本。在这里，我们展示了一种新的方法，波前整形使用全光反馈。我们表明，通过高度散射的样品，包括薄的生物组织，可以在亚微秒的时间尺度上产生的复杂的波前聚焦的过程中的字段自组织内的多模激光腔，而不需要电子反馈或SLM。这种波前整形机制比现有技术快五个数量级以上，达到了许多应用所需的时间尺度。
2013-03-13 physics.optics
From amorphous speckle pattern to reconfigurable Bessel beam via wavefront shaping
贝塞尔光束是一种无衍射的光结构，可以用简单的桌面光学元件，如轴棱锥透镜或环形空间滤波器和相干激光束产生。其主要特点之一是贝塞尔光束在传输几米后仍保持其空间特性。在本文中，我们展示了一个系统和方法，用于产生贝塞尔光束从非晶散斑图案，利用自适应优化的空间光调制器。这些散斑是由通过散射幕传输的光模式产生的，并由环形滤波器选择。与所提出的策略，它是可能的，在用户定义的位置，可重构，无衍射贝塞尔光束通过无序介质。
2015-11-16 physics.optics
Practical considerations for high-fidelity wavefront shaping experiments
本文系统梳理了影响波前整形实验保真度的实际因素，并提出识别与抑制这些负面影响的简易方法，同时提供基于 OpenWFS 框架的 Python 代码用于自动量化实验问题。
2024-03-22 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
Poisson wavefront imaging in photon-starved scenarios
本研究提出泊松波前成像方法，通过优化提升低光子条件下波前重建精度，实验显示其相位误差降低1.6倍，分辨率提升1.8倍，适用于天文、半导体和生物领域。
2025-12-13 physics.optics
Compressive Wavefront Sensing with Weak Values
我们展示了一种基于压缩传感、单像素相机的波前传感器。利用高分辨率空间光调制器（SLM）作为可变波片，实现了光场横向位置自由度和偏振自由度的弱耦合。通过在SLM上放置随机的二进制图案，偏振用作直接测量波前的实部和虚部的随机投影的仪表。然后，压缩感测技术可以恢复波前。我们仅从10，000个投影中获取波前的高质量256x256像素图像。光子计数探测器的灵敏度低于皮瓦。
2014-05-14 physics.optics quant-ph
Structures resistant to Manipulation by all Wavefronts in two dimensions
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Vienna University of Technology (TU Wien)（维也纳工业大学）
本文通过二维逆设计揭示了对所有波前具有抗操纵性的结构，展示了最大拉力和捕获刚度的显著降低，为微机电系统的发展提供了新的可能性。
2026-03-13 physics.optics
Design and analysis of high electron mobility transistor (HEMT) inspired III-V electro-optic modulator topologies
与CMOS硅晶体管相比，基于III-V异质结构的高电子迁移率晶体管（HEMT）由于异质结构界面处的2D电子气（2DEG）沟道中的高迁移率而提供优异的性能。基于氮化镓（GAN）的HEMT也适用于高功率和高温应用。GAN具有跨越非线性光学、压电微电子机械系统（MEMS）和单片微波集成电路（MMIC）领域的丰富材料特性。在本文中，我们提出了HEMT启发的III-V电光调制器拓扑结构，可能优于硅光子调制器。我们分析了电吸收和电折射的2DEG与光的相互作用，并提出了一个设计框架，选择性地利用所需的调制机制。我们的分析表明，在HEMT类结构中的电折射调制的调制指数与硅光子调制器相当，尽管具有高得多的电子迁移率，从而具有高得多的调制速率。
2019-12-23 physics.app-ph physics.optics
Reconfigurable optical logic operations through scattering media with wavefront shaping
光逻辑门是光计算加速信息处理的基本模块。虽然近年来已经取得了重大进展，但现有的实现方式通常依赖于预先设计为针对特定逻辑功能精确地调制光束的相位和强度的专用结构。因此，这些光闸通常缺乏可重构性，并且不能在动态复杂介质/环境（诸如雾和浑浊的水）内或通过动态复杂介质/环境。在这项工作中，作为一个概念性的演示，我们提出了可重构的光学逻辑操作，通过散射介质与传输矩阵为基础的波前整形。光束被空间光调制器反射，该空间光调制器被划分为用作逻辑单元的若干子区域，每个子区域经由基于传输矩阵的波前整形而显示有预定的波前。每个调制的波前透射通过散射介质以形成期望的光场。这些光场的干涉在预先指定的位置产生明亮的光学焦点，表示不同的逻辑状态。作为概念的证明，我们实验性地演示了五个基本逻辑函数（AND，OR，NOT，NAND，NOR）。由于散射介质/系统的传输矩阵可以立即测量以适应环境扰动，因此该方法如果进一步设计，将为动态复杂环境中的可重构光学逻辑计算开辟新的途径。
2022-08-28 physics.optics
Spatial wavefront shaping with a multipolar-resonant metasurface for structured illumination microscopy
针对结构光照明显微镜现有系统器件庞大、对准要求高的问题，提出基于多极共振硅纳米结构超构表面的波前调制方案，经算法优化得到7种最优照明图案，模拟验证分辨率与传统方法相当，为简化SIM实验提供新路径。
2023-09-25 physics.optics
An all-optical spatial light modulator for field-programmable silicon photonic circuits
能够路由光的流动的可重新配置的光子器件实现了灵活的集成光学电路，其不是硬连线的，而是可以外部控制的。类似于自由空间空间光调制器，我们证明了全光学波前整形集成绝缘体上硅光子器件通过修改的空间折射率分布的设备，采用紫外脉冲激光激发。应用适当的激发模式使我们能够完全控制通过器件的双波长光的光学传递函数，从而使我们能够重新定义其功能。作为一个概念验证，我们通过实验证明了多模干涉功分器端口之间的光路由，总效率超过97%，损耗可以忽略不计。集成光子电路中的波前整形提供了一种概念上的新方法，以实现高度适应性和现场可编程的光子电路，在光学测试和数据通信中的应用。
2016-01-25 cond-mat.mes-hall nlin.PS physics.optics
Enhancing light transmission through a random medium with inhomogeneous scattering and loss
通过对激光入射波前的整形，提高了光在具有空间非均匀散射和损耗的无序波导中的总透射率。使用片上锥形引线，我们能够利用空间光调制器访问波导中的所有输入模式。自适应波前整形导致输入光选择性地耦合到高传输通道，其绕过波导中的较高散射和损耗的区域。散射和损耗的空间不均匀性导致能量通量重定向到具有较少散射和损耗的光路，以最大化通过系统传输的总能量。本工作证明了波前整形在非均匀散射介质中光传输相干控制中的作用，这在实际应用中很常见。
2016-10-21 physics.optics
Calibrating a high-resolution wavefront corrector with a static focal-plane camera
我们提出了一种方法来校准一个高分辨率的波前校正装置与一个单一的，静态的相机，位于焦平面上，没有任何组件的移动是必要的。该方法是基于本地化的多样性和差分光学传递函数（dOTF）来计算位于最后一个成像光学器件上游的光瞳平面中的相位和振幅。一个空间光调制器的实验表明，校准是足够的鲁棒操作的焦平面波前传感算法控制波前校正器与~40 000自由度。我们估计，相同的波前校正器元件的位置确定的空间分辨率为0.3%的瞳孔直径相比。
2013-10-03 astro-ph.IM physics.optics
Rapid stochastic spatial light modulator calibration and pixel crosstalk optimisation
本研究提出一种基于随机优化与随机散斑图案的SLM快速校准技术，通过数字孪生模型实现高精度波前测量与像素串扰优化，大幅提升校准速度并降低光势误差，可应用于量子技术与全息显示领域。
2024-08-14 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Tutorial: A practical guide to the alignment of defocused spatial light modulators for fast diffractive neural networks
Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）
本文提出了一种半自动方法，用于高效对齐失焦空间光调制器，以构建快速衍射神经网络，通过空间多路复用提高空间自由度，减少训练时间和实验噪声。
2026-05-19 physics.optics
Independent amplitude and phase control using a single phase-only SLM
Charles University, Faculty of Mathematics and Physics（查理大学数学与物理学院）
提出利用单个纯相位空间光调制器（SLM）的不同区域实现双调制平面，通过偏振器将相位转换为幅度调制，实现复振幅调制的紧凑方案，并验证了贝塞尔-高斯光束等生成。
2026-06-05 physics.optics
High fidelity generation of complex optical field through scattering medium with iterative wavefront optimization
散射介质内的光散射对光学传输造成了实质性的障碍。当相干光通过强散射介质时，观察到振幅和相位随机分布的散斑图。幸运的是，波前整形已经成功地与空间光调制器一起使用，以在散射介质之后恢复强度目标，例如尖锐的焦点或指定的二维图案。然而，很少有研究试图单独操纵聚焦场的振幅和相位。本文提出了一种基于反馈的波前整形方法来产生通过散射介质的复杂光场。引入了可靠的相位恢复方法来提供复反馈信息，即，聚焦场的振幅和相位。因此，为了将散斑场调制成所需的复杂结构光场，使用多目标遗传算法来寻找最佳相位图。为了证明所提出的方法的高性能，进行了实验测试。高保真度被证明在不同的复杂光场的产生，无论是在振幅和相位。我们的研究结果可能有助于通过散射介质对光场的操纵，并有望进一步促进未来的应用，如光遗传学，涡旋光通信，通过散射介质的光捕获。
2022-08-31 physics.optics
Looking through walls and around corners with incoherent light: Wide-field real-time imaging through scattering media
通过高散射介质以光学分辨率成像是长期追求的目标，在深部组织成像中具有重要应用。虽然这是许多作品的焦点，但直到最近，这个目标才被认为是不切实际的。自适应光学技术，这是有效的校正弱波前像差，被认为是不够的混浊样本，其中复杂的散斑图案出现和光被散射到大量的模式，大大超过了控制的度数。这一概念在使用空间光调制器（SLM）通过波前整形聚焦穿过混浊介质的相干光的演示之后发生了变化。在这里，我们表明，波前整形使宽视场实时成像通过散射介质与相干或非相干照明，在传输和反射。与最近推出的通过混浊介质成像的方案相比，我们的技术不需要相干源、干涉检测、光栅扫描或离线图像重建。我们的研究结果使波前整形更接近实际应用，并实现了“穿墙”和“绕角”的愿景。
2012-02-09 physics.optics
Dynamic wavefront transformer based on a two-degree-of-freedom control system for 6-kHz mechanically actuated beam steering
基于入射波前的动态重构，可以实现大量的可调谐光学元件，如光束控制和可调谐透镜。然而，当前波前重构技术的主导范例依赖于具有比输出波前大得多的自由度的复杂控制系统，例如基于空间光调制器或相控阵天线的波束转向。在这里，我们提出了一个新的范例，任意输出波前使用控制系统具有相同的自由度的动态重构。作为一个例子，波前Transformer被证明使用面内两自由度（2DOF）的机械致动系统的超表面偶半全向波束转向，其测量6 kHz的调制速度和“± 65.6度”的视场。该范例可以应用于超颖表面Transformers，以用于具有用于大量应用的任何控制系统的动态波前重新配置，例如可调透镜、光束转向和动态光束轮廓仪，仅举几例。
2022-01-26 physics.app-ph physics.optics
Aberrations of the point spread function of a multimode fiber
我们研究多模光纤的点扩散函数。研究了不同参数下光纤输出端面上产生的焦斑的畸变。我们发展了一个理论模型，通过多模光纤波前整形，并使用它来确认我们的实验结果和分析的焦点失真的性质。我们表明，无像差成像与大视场可以通过使用适当数量的段的空间光调制器在波前整形过程中实现。结果描述了使用多模光纤成像的像差极限，例如，显微内窥镜检查
2016-06-17 physics.optics
Hologram generation using attention for Fraunhofer diffraction
University of Cambridge（剑桥大学）
本文提出利用自注意力机制建模远场全息成像中的全局耦合结构，实现单次拍摄高保真相位全息生成，并结合相机-in-the-loop训练和可学习相位校正器实现适应性光波控制。
2026-10-28 physics.optics
Fast & Furious focal-plane wavefront sensing
我们提出了两个互补的算法，适用于使用焦平面测量控制波前校正器具有极高的空间分辨率。该算法使用线性近似来迭代地最小化焦平面相机所看到的像差。第一种算法Fast & Furious（FF）使用弱像差假设和光瞳对称性来实现快速波前重建。第二种算法是FF的扩展，可以处理任意瞳孔形状;它使用Gerchberg-Saxton风格的误差减少来确定瞳孔幅度。模拟和实验结果显示的空间光调制器控制的波前分辨率为170 × 170像素。该算法将Strehl比从约0.75增加到0.98-0.99，并且在整个320 x 320像素的记录图像中降低了散射光的强度。剩余波前均方根误差估计为约0.15拉德与FF和约0.10拉德与FF-GS。
2014-06-04 astro-ph.IM physics.optics
Tunable wavefront control in the visible spectrum using low-loss chalcogenide phase change metasurfaces
全电介质超颖表面提供了独特的解决方案，先进的波前操纵的光与完全控制的振幅和相位在亚波长尺度。然而，对于大多数这些设备的一个限制是缺乏它们的响应的任何制造后可调谐性。为了打破这一限制，一种有前途的方法是采用相变材料（PCM），它提供了一种快速，低能量和非易失性的手段，赋予超颖表面开关机制。在这方面，使用不同的硫属化物在中红外和近红外光谱中已经取得了很大的进步。然而，在可见光谱范围内，很少有器件表现出完全的相位操纵、高效率和可逆切换。在这里，我们实验证明了一个可调的全电介质惠更斯超颖表面硫化锑（Sb2S3）PCM，低损耗和高折射率的材料在可见光谱范围内，其非晶和结晶状态之间的大对比度（近0.5）。我们展示了接近2pi的相位调制与高相关的透射率，并使用它来创建可切换的光束转向和全息显示设备。这些新型硫属化物PCM超颖表面有可能成为下一代空间光调制器的平台，并影响可调和自适应平面光学器件、激光雷达等应用领域。
2022-06-15 physics.optics
High precision wavefront control in point spread function engineering for single emitter localization
点扩散函数（PSF）工程在单发射器定位中用于测量3D中的发射器位置以及可能的其他参数，诸如发射颜色或偶极取向。高级点扩展函数模型（例如实验点扩展函数的样条拟合或矢量点扩展函数模型）可用于相应的定位算法，以便正确地对复杂的斑点形状和变形进行建模。光学架构和拟合模型的复杂性使得PSF工程方法对光学像差特别敏感。在这里，我们提出了一个校准和校准协议的荧光显微镜配备了空间光调制器（SLM）的目标是建立一个波前误差远低于衍射极限的复杂工程PSF的最佳应用。我们实现了高精度的波前控制，在校准程序后的30分钟时间窗口内低于20 m $λ$波前像差的水平，使用单独的光路来校准SLM的像素到像素的变化，以及SLM相对于光轴和傅立叶平面在3 $μ$ m（$x/y$）和100 $μ$ m（$z$）误差内的对准。从矢量PSF模型到珠$z$ -堆叠的拟合中检索像差，并且用与SLM校准步骤的误差相当的残余波前误差来补偿像差。这种经过良好校准和校正的设置使得创建非常适合矢量PSF模型的复杂“3D+ $λ$”PSF成为可能。原理验证珠实验显示，在1 $μ$ m的轴向范围内，$x$、$y$和$λ$的精度低于10 nm，$z$的精度低于20 nm，具有2000个信号光子和12个背景光子。
2018-03-23 physics.optics
Ultrafast all-optical second harmonic wavefront shaping
针对现有复杂光波前动态控制方法响应慢的问题，本研究结合WSe₂单层超快偏振开关与介质超表面，实现飞秒级超快全光二次谐波波前整形，为高速光通信提供了新方案。
2023-11-09 physics.optics quant-ph
Nonlocal wavefront shaping through complex media
Sorbonne Université, CNRS, Institut des NanoSciences de Paris（索邦大学，法国国家科学研究中心，巴黎纳米科学研究所）；University of the Witwatersrand（威特沃特斯兰德大学）；Università degli Studi di Napoli Federico II（那不勒斯费德里科二世大学）；Scuola Superiore Meridionale（南方高等学院）
本文利用空间纠缠光子对实现非局域波前整形，将波前校正与散射介质解耦，突破了现有局域方法的局限，为透过复杂介质的紧凑型成像提供了新途径。
2026-09-02 physics.optics quant-ph
Single-shot hybrid photoacoustic-fluorescent microendoscopy through a multi-mode fiber with wavefront shaping
我们提出了一种基于多模光纤的微创内窥镜，它结合了光声和荧光传感。根据在先前校准步骤期间的传输矩阵的测量，产生聚焦光斑，并通过使用快速空间光调制器在光纤的远端尖端处的样本上进行光栅扫描。放置在光纤旁边的用于光声检测的超灵敏光纤超声传感器与光电检测器相结合，以获得荧光和光声图像，远端成像尖端不大于250 μ m。基于波前整形的聚焦和超灵敏超声波传感器提供的高信噪比使每个像素的单次激光照射成像成为可能，展示了红细胞和荧光珠的快速二维混合成像。
2020-06-18 physics.bio-ph physics.optics
Wavefront shaping in complex media at 350 KHz with a 1D-to-2D transform
在过去的几年里，控制光在复杂介质中的传播和相互作用引起了人们的极大兴趣。不幸的是，空间光调制设备受到速度有限的影响，这妨碍了诸如在活组织中成像的实时应用。为了解决这个关键问题，我们引入了一个相位控制技术来表征复杂的媒体的基础上使用快速的1D空间光调制器和1D到2D的转换进行分析的相同的介质。我们实现的概念，使用微机电光栅光阀（GLV）与1088自由度调制在350千赫，使前所未有的高速波前测量。我们连续测量传输矩阵，计算最佳波前，并通过各种动态散射样品实时投影焦点，所有这些都在每个周期2.4 ms内。这些结果将先前的波前整形调制速度提高了一个数量级以上，并为使用1D到2D变换的光学处理开辟了新的机会。
2018-08-27 eess.IV physics.optics
Correcting Fabrication-Induced Curvature in Micromirror-Based Spatial Light Modulators with a Microlens Array
Department of Electrical Engineering and Computer Sciences, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校电气工程和计算机科学系）
提出一种利用微透镜阵列将光聚焦到每个微镜中心的光学补偿方法，以校正制造引起的微镜曲率，从而将相位调制的Pearson相关系数从0.11提升至0.85，并将全息单点亮度提高8倍。
2026-05-26 physics.optics
Complex wavefront engineering via decoupled space-time modulation
University of Washington（华盛顿大学）
本文提出一种混合架构，通过解耦电调制平面与光学输出平面，实现高-speed、低功耗和大视场的固态SLM。
2026-05-14 physics.optics
