Extreme Energy Concentration of Band-Limited Superoscillatory Vortices for Efficient Optical Micromanipulation
University of Science and Technology of China(中国科学技术大学);State Key Laboratory of Opto-Electronic Information Acquisition and Protection Technology(光电信息获取与防护技术国家重点实验室);Anhui Key Laboratory of Optoelectronic Science and Technologies(安徽省光电子科学与技术重点实验室);Institute of Materials Research and Engineering, Agency for Science, Technology and Research (A*STAR)(新加坡科技研究局材料研究与工程研究所);Chengdu University of Technology(成都理工大学);Nanyang Technological University(南洋理工大学);Chinese Academy of Sciences Center for Excellence in Quantum Information and Quantum Physics, University of Science and Technology of China(中国科学院量子信息与量子物理前沿卓越创新中心,中国科学技术大学);Hefei National Laboratory, University of Science and Technology of China(合肥国家实验室,中国科学技术大学)
本文通过引入非零方位角阶数的圆长椭球波函数作为一类完整的带限超振荡光学涡旋,证明了其在严格带限约束下实现极端能量集中的理论上限,并实验验证了其可降低捕获功率阈值29.9%并提高纳米粒子轨道旋转速度2.3倍。
2026-05-26 physics.optics
How to find optimal quantum states for optical micromanipulation and metrology in complex scattering problems: tutorial
本教程提出基于量子算符的综合框架,通过散射矩阵利用光的空间和量子自由度,实现复杂介质中的最优微操控与参数估计,并连接波控制、量子光学与真空物理等领域。
2024-03-06 physics.optics quant-ph
1D self-healing beams in integrated silicon photonics
自从光学艾里光束的第一次实验观察以来,从粒子和细胞微操纵到激光微加工的各种应用都利用了它们的非衍射和加速特性。后来发现艾里光束在被障碍物阻挡后可以自愈,进一步证明了它在散射和无序环境下的鲁棒性。在这里,我们报告的艾里光束的集成硅光子芯片上的产生,并证明,在芯片上的一维艾里光束保持相同的属性作为2D光束。用于产生艾里光束的1D元光学器件的尺寸仅为3 × 16微米,比传统光学器件小至少三个数量级。这里展示的片上自修复光束可能使片上光网络的无衍射光路由和集成光子芯片上生物分子的高精度微操作成为可能。
2021-03-23 physics.optics
Fabrication of micro-structures for optically driven micromachines using two-photon photopolymerization of UV curing resins
紫外光固化树脂的双光子光聚合是一种有吸引力的方法,用于制造尺寸在几十微米范围内的微观透明物体。我们一直在使用这种方法来产生三维结构的光学微操作,在一个基于飞秒激光的光学系统。通过仔细调整激光功率和曝光时间,我们能够创建具有良好定义的3D特征和低于光衍射极限的分辨率的微物体。我们讨论的性能和能力的微细加工系统,其产品的一些例子。
2008-10-30 physics.optics
Backward Pulling Force from a Forward Propagating Beam
光子的动量为,所以人们可以预期光会通过散射力“推”任何站在其路径上的物体。在没有强度梯度的情况下,使用光束将粒子向后拉是违反直觉的。在这里,我们表明,这是可能实现的向后散射力,拉一个粒子所有的方式对源没有平衡点。其基本物理原理是通过辐射多极干涉使前向散射最大化。我们明确地表明,实现负(拉)的光学力的必要条件是在粒子中的多极子的同时激发,如果沿传播方向的总光子动量的投影是小的(如在一些传播不变的光束),吸引力的光学力是可能的。这种可能性增加了“拉”作为一个额外的自由度,光学显微操作。
2011-02-24 physics.comp-ph physics.optics
Equilibrium positions of optically-trapped single-crystal uniaxial calcite
本研究展示了光镊对无双折射对称轴的方解石单晶在三维平移和旋转自由度上的控制,基于感应极化与入射电场相互作用的扭矩模型,确定了晶体在平衡状态下的位置,计算结果与实验观察一致。
2025-07-01 physics.optics
Spatially multiplexed concentric discrete optical vortices: Complex topological structures and unconventional rotational dynamics
Indian Institute of Technology Ropar(印度理工学院罗帕尔分校)
研究通过构建离散光学涡旋平台,设计拓扑电荷空间分布,实现形状不变、强度旋转可控反转的不对称涡旋光束,建立控制涡旋光束能量流新框架,为相关光学应用开辟新途径。
2026-07-17 physics.optics
Modelling optical micro-machines
强聚焦激光束可用于捕获、操纵微粒并在微粒上施加扭矩。扭矩是通过激光束的散射传递角动量的结果。激光器可以用来驱动转子、叶轮、齿轮或其他几微米大小的微型装置,这些装置可能由双折射材料制成。我们回顾我们的方法计算模拟的扭矩和力所赋予的激光束。我们介绍了一种方法的杂交T-矩阵的有限差分频域(FDFD)的方法,允许建模的材料是各向异性和不均匀的,和结构,具有复杂的形状。微型转子的高度对称性,例如离散或连续的旋转对称性,可以用来减少计算时间和存储器需求的数量级。这是通过仅对整个结构中重复的给定段或平面执行计算来实现的。这可以通过模拟立方体的光学捕获和旋转来证明。
2006-07-30 physics.comp-ph physics.optics
Precision Thermo-Welding of Polymer Microspheres into Periodically Organized, Hybrid, Mechanically Rollable Coupled-Resonator Optical Waveguides
本研究通过热焊接聚合物微球构建周期性耦合谐振器光波导,实现多荧光内聚单元与双向光传输,为低成本集成光子器件提供新途径。
2025-04-07 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Numerical Modelling of Optical Trapping
光阱是一种广泛应用的技术,在生物学和计量学中有许多重要的应用。完整的建模捕获需要计算的光学部队,主要是一个散射问题,和非光学部队。采用T矩阵法计算了作用在球形和圆柱形颗粒上的力。
2003-08-28 physics.optics
Modelling Surface Light Scattering in the Context of Freeform Optical Design
我们提出了一种新的方法建模的自由曲面光学设计的背景下,表面光散射。该模型依赖于能量守恒和最优运输理论。对于具有面内散射的圆柱或旋转对称系统中的各向同性散射,散射光分布可以表示为表征表面的光学性质的散射函数与镜面光分布之间的卷积。解卷积该表达式允许使用传统的镜面反射器设计过程,同时考虑散射。
2021-06-03 physics.optics
Theory and practice of simulation of optical tweezers
计算建模对光镊领域做出了许多有益的贡献。它可以应用的一个方面是光镊中粒子动力学的模拟。这对于具有多个自由度的系统和实验模拟都是有用的。虽然光学力的建模是模拟光阱中粒子运动的先决条件,但非光学力也必须包括在内;最重要的通常是布朗运动和粘性阻力。我们讨论了一些应用程序和这样的模拟的例子。我们回顾了光镊模拟的理论和实际原理,包括光镊力计算方法的选择,粒子运动方程的数值解,并讨论了一系列开放的问题。
2017-08-21 physics.comp-ph physics.optics
Modelling the spatial shape of nondiffracting beams: Experimental generation of Frozen Waves via computer generated holograms
本文通过计算机生成全息图,实验实现了无衍射光束的空间形状建模。这里报告的结果是几年前开发的所谓冻结波方法的实验确认。这类光束在光镊、医学、原子导引、遥感等方面具有潜在的应用前景。
2013-09-09 physics.optics
Modelling self-similar parabolic pulses in optical fibres with a neural network
我们使用机器学习扩展了我们先前对光纤中非线性脉冲整形的分析[Opt.Laser Technol.,131(2020)106439]中描述的方法,特别关注自相似抛物线脉冲的生成。我们使用一个监督前馈神经网络范式来解决与脉冲整形有关的正问题和逆问题,绕过了直接数值解的控制传播模型的需要。
2020-12-02 physics.optics
Physics-Informed Neural Operator for Fast and Scalable Optical Fiber Channel Modelling in Multi-Span Transmission
我们提出了有效的建模光纤通道通过NLSE约束的物理信息的神经操作员没有参考解决方案。这种方法可以很容易地扩展距离,序列长度,发射功率和信号格式,并实现了超快速模拟16-QAM信号传输与ASE噪声。
2022-07-12 eess.SP physics.optics
Optical modelling of shaped laser pulses in plasma
Laboratoire d’Optique Appliquée (LOA), CNRS, École polytechnique, ENSTA, Institut Polytechnique de Paris(应用光学实验室,法国国家科学研究中心,巴黎综合理工学院,ENSTA巴黎国立高等先进技术学院,巴黎理工学院)
本文综述了建模超短强激光脉冲在等离子体中传播的数值方法,介绍了开源工具Axiprop的应用,展示了等离子体波导生成和相位锁定飞行焦点LPA的案例,揭示了影响能量沉积和脉冲传播的动力学效应。
2026-03-25 physics.acc-ph physics.comp-ph physics.optics
Modelling Optomechanical Responses in Optical Tweezers Beyond Paraxial Limits
本文提出利用三维捕获光数值解精确模拟光镊并预测光力学参数,通过控制数值孔径和测量振荡频率验证方法准确性,为悬浮动力学中的光镊表征提供通用工具。
2024-11-18 physics.optics
Modelling of optical traps for aerosols
实验观察表明,被光学捕获在空气中的颗粒和被捕获在液相中的颗粒的行为之间存在差异。我们提出了一个修正的米氏德拜球面像差理论来数值模拟这样的光学系统,试图解释和预测这些影响。该模型包括米氏散射和聚焦的捕获光束通过介质的分层折射率。我们的结果表明,几何光学的方法不能正确地描述我们的系统,球面像差必须包括在内。我们成功地定性解释所观察到的现象和其他作者,讨论我们的实验技术和方法的局限性,以提高it.We得出的重要结论是,当光学捕获气溶胶的系统不表现为一个真正的“光镊子”,悬浮和单光束梯度力捕获取决于粒子和光束参数之间的变化。
2010-06-24 physics.optics
Visual guide to optical tweezers
常见的是引入光学镊子,对于大颗粒使用几何光学或对于非常小的颗粒使用瑞利近似。这些方法成功地传达了光镊背后的关键思想。然而,它们不足以模拟中等尺寸的颗粒和具有小特征的大颗粒。为此,一个完整的领域的方法提供了更深入的了解机制涉及的陷阱。在过去的十年中,计算能力的进步导致了对光镊更好的建模和理解。以前难以通过计算建模的问题现在可以在现代系统上使用各种方法来解决。计算能力的这些进步使整个场的解决方案得以可视化,从而增加了对各种场景中的场和行为的理解。在本文中,我们描述了使用时域有限差分法计算的全场模拟的光镊操作。我们使用这些模拟来直观地说明各种情况下相关的光镊,从光镊的基本操作,工程粒子和倏逝场。
2017-08-15 physics.comp-ph physics.optics
Optical Limiting and Theoretical Modelling of Layered Transition Metal Dichalcogenide Nanosheets
采用Z扫描技术,在1064 nm和532 nm的ns脉冲激光作用下,研究了过渡金属二硫属化物(TMDC)纳米片(包括MoS2、MoSe2、WS2和WSe2)分散体的非线性光学性质。结果表明,TMDC分散体在1064 nm处由于非线性散射而表现出显著的光限幅响应,与532 nm处的饱和吸收和非线性散射的组合效应形成对比。在近红外波段,硒化合物比硫化物具有更好的光限幅性能。提出了一种基于液体分散体系的理论模型来估计纳米片分散体的数密度、入射激光能量密度与激光产生的微气泡的尺寸之间的关系,以及因此在TMDC分散体中Mie散射诱导的宽带光限幅行为。
2015-10-10 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
A "poor man's approach" to modelling of micro-structured optical fibres
基于标量Helmholtz方程和有限差分近似,我们制定了一个矩阵本征值问题的计算,β(ω),在微结构光纤中的传播常数。该方法适用于指数引导光纤以及空芯光子带隙光纤,并在这两种情况下定性正确的结果found.Strength这种方法在于它非常简单的数值实现和它的能力,找到本征模在一个特定的本征值,这是非常感兴趣的,在光子带隙光纤中的缺陷模式建模时。
2003-07-15 physics.ed-ph physics.optics
High-Fidelity Prediction of Perturbed Optical Fields using Fourier Feature Networks
School of Electrical and Information Engineering, The University of the Witwatersrand(电气与信息工程学院,沃尔特·西弗兰德大学)
针对光场扰动预测计算成本高的问题,提出结合傅里叶特征编码的轻量化机器学习框架,在多模光纤实验中实现高保真预测,精度提升且参数量大幅减少,为复杂光学系统建模提供通用工具。
2025-09-02 cs.LG physics.comp-ph physics.optics
Non-covalent bonds between optical solitons in an optoacoustically mode-locked fiber laser: Analysis & modelling
通过弱(非共价)相互作用结合粒子在多个现代学科中发挥着核心作用,从超导中的电子库珀配对到生物化学中的超分子形成。光孤子在许多方面类似于粒子,由非线性和色散之间的平衡产生,并且仅已知能够通过由于直接重叠而导致的共价相互作用形成分子状局域结构。然而,基于长程相互作用的光孤子的非共价结合至今还没有实验观测到。光孤子之间的长程相互作用已被证明几乎不可能控制,通常会导致无序。然而,在本文中,我们表明,通过定制弱,长程孤子相互作用,光声锁模光纤激光器中的大量光孤子可以组装成稳定的,高度有序的结构,类似于生化超分子。我们在这里展示了非共价结合机制的理论模型,并提供了一些实验结果支持这个模型。
2018-07-27 physics.optics
In-situ Physical Adjoint Computing in multiple-scattering electromagnetic environments for wave control
本文提出利用原位伴随优化方法在多散射电磁环境中实现实时波控制,如定向发射、完美吸收和伪装,可应用于无线通信、成像及光学神经网络等领域。
2025-03-27 eess.SP nlin.CD 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
A General Method for the Determination of Matrix Coefficients for High Order Optical System Modelling
由光学系统中的光线引起的非线性变换可以通过矩阵适当地描述为任何期望的近似阶数。在由均匀折射率元件组成的系统中,每个单独的光线折射或平移具有相关联的矩阵,并且一系列变换对应于相应矩阵的乘积。本文介绍了一种通用的方法来寻找矩阵系数的平移和表面折射的表面形状或近似的顺序无关。坐标的选择是不寻常的射线的方向的特点是由方向余弦,而不是斜率,这是大大简化和概括系数计算。两个例子,以证明该方法的力量:第一个是球面的第七阶系数的测定,第二个是三阶系数的测定为环面。
2004-10-11 physics.optics
snompy: a package for modelling scattering-type scanning near-field optical microscopy
snompy是一个开源Python库,实现了有限偶极子模型和点偶极子模型两种s-SNOM模型,用于模拟纳米FTIR光谱并从实验数据中恢复介电常数,旨在降低定量建模门槛。
2024-05-31 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Efficient operator method for modelling mode mixing in misaligned optical cavities
本研究针对法布里-珀罗光学腔谐振模特性受镜面对准与形状影响的问题,扩展了模式混合方法以适配任意镜面形状,可快速计算横向失准腔的模式并分析其几何特性,拓展了相关研究能力。
2023-06-16 physics.optics quant-ph
Modelling the growth of a polymer micro-tip on an optical fiber end
由于纤芯尺寸的原因,制造能够实现从简单透镜到更复杂功能(例如模式选择部件)的光学功能的光纤端光学部件是决定性的但\emph{a priori}复杂的任务。最近已经报道了允许使用从纤维出来的光通过自由基光聚合来生长聚合物组分的有效的低成本方法。本文提出了一种新的光聚合过程的唯象模型,并用于模拟聚合物组分的三维时间分辨生长。因此,模拟结果用于了解和优化组件生长条件,特别关注存在于大气中或溶解在溶液中的氧气的作用。
2006-10-18 physics.chem-ph physics.optics
Comprehensive Numerical Modelling of a Low-Gain Optical Parametric Amplifier as a Front-End Contrast Enhancement Unit
本文提出了一个用于预测二次谐波产生光参量放大系统的完整性能的综合模型,该系统旨在提高激光脉冲的时间对比度。该模型同时考虑了系统中的所有主要参数,如群速度失配,光束发散度,光谱内容,泵浦损耗和非线性晶体的长度。我们监测的输入脉冲的初始参数的影响和两个相关的非线性过程的相互依存关系的系统的性能,并显示其最佳配置。讨论了初始光束发散角对脉冲光谱和时间特性的影响。此外,我们表明,使用一个晶体略长于最佳长度,并引入小的延迟之间的种子和泵,确保最大的效率和补偿的光谱漂移的情况下,啁啾输入脉冲的光参量放大级。作为一个例子,计算了亚皮秒带宽变换限制脉冲和啁啾脉冲在β硼酸钡晶体中的传播。
2016-01-21 physics.optics
Modelling of the optical properties of silver with use of six fitting parameters
我们提出了一个真实的银的光学性质的模型,其中带间跃迁的阈值能量为~ 4 eV的描述由一个具有相同的阻尼常数和一定的分布的共振频率的带间跃迁阈值无穷大的振荡器系综唯象。导电电子在介电函数中的贡献由Drude公式确定。该模型实际上包含了Drude-Lorentz模型(Rakić et al. 1998)和Tauc-Lorentz模型(Qiang-Hong Qiu et al. 2005)的特征。然而,与这些作品不同的是,所提出的模型仅包含六个拟合参数,银的吸收系数和折射率与实验值在0.6 nm - 6.0 nm范围内的均方偏差的平方根为0.05的量级。
2013-12-11 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Light management in highly-textured perovskite solar cells: From full-device ellipsometry characterization to optical modelling for quantum efficiency optimization
虽然钙钛矿太阳能电池(PSC)现在已经达到了高功率转换效率(PCE),但进一步的性能改进需要精细管理和优化光路以及电池中的收集。这些经历了一个准确的理解,表征和建模的光学过程发生在这些复杂的,往往纹理,多层系统。在目前的工作中,我们已经考虑了一个典型的甲基铵碘化铅(CHI)太阳能电池上的氟掺杂的氧化锡(FTO)电极的高粗糙度(43 nm RMS)。通过变角椭圆偏振光谱仪(VASE)的完整的PSC设备,我们已经能够确定所有的设备层的光学常数。我们已经设计了一个一维(1D)的堆叠层的光学模型,其中的粗糙纹理被描述为层的有效介质指数。我们已经支持的模型,从扫描电子显微镜,漫反射光谱和光伏效率测量提取的数据。我们表明,1D模型,而不足以单独描述FTO板的散射,给出了一个准确的描述的完整设备的光学特性。通过与实验的外量子效率(EQE)的比较,我们估计了内量子效率(IQE)和与电子转移有关的损失的影响。基于这项工作,我们最后讨论了光损耗机制和可能的策略,可以实施,以改善PSC设备内的光管理,并进一步提高其性能。
2020-11-28 physics.app-ph physics.optics
3$\times$3 transfer matrix modelling of integrated optical devices
与基于环形谐振器的常见器件不同,图1.a中的结构不仅包括2个$\times$ 2耦合器,还包括3个$\times$ 3耦合器,这意味着需要3个$\times$ 3传输矩阵方法来对系统进行建模。据我们所知,以前没有开发过这样的模型。文献中唯一可用的模型是基于巧妙的递归2 $\times$ 2传递矩阵模型[1],其需要依赖于所选边界条件和所选特定几何形状的冗长计算。本文档的范围是说明如何将标准的2 $\times$ 2传递矩阵方法推广到包含3个$\times$ 3耦合器的任何系统,并将任何复杂系统的传递矩阵计算为简单的3个$\times$ 3矩阵的乘积。
2022-01-29 physics.app-ph physics.optics
Deep learning enabled strategies for modelling of complex aperiodic plasmonic metasurfaces of arbitrary size
光学相互作用对纳米结构在复杂环境中的光学响应有重要影响。考虑到大型结构群的相互作用,需要计算量大的数值计算。特别是如果没有周期性可以利用,全场模拟可以变得过于昂贵。在这里,我们提出了一种方法的数值描述的非周期性组装的等离子体纳米结构。我们的方法是基于修饰的极化率,这是传统上非常昂贵的计算,一个问题,我们缓解使用深度卷积神经网络作为代理模型。我们证明,该方法提供了高精度的误差在百分之一的顺序。在相互作用主要是短程的情况下,例如对于平面超颖表面的面外照射,它可以用于描述基本上无限大小的非周期性超颖表面,包含数千个无序的等离子体纳米结构。我们还表明,该模型是能够光谱解析耦合效应。因此,该方法对于元表面领域具有最高的兴趣。它提供了显着的优势,如大型非周期性平面元结构的均匀化或复杂的波前在微米尺度的设计,其中光学相互作用发挥了至关重要的作用。
2021-12-08 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
Modelling heat transfer in laser-soft matter interaction via chaotic Ikeda map
我们开发了一个模型,用于模拟生物软材料内的热传递现象,使用池田混沌映射。我们的方法是通过采样的光强度通过池田地图调查的热分布的影响,在组织。我们的方法有许多潜在的优势,包括调查的非线性光学效应所产生的强烈的光束感应反馈机制的可能性。这反过来,导致的灵活性和动态可控性相比,准静态蒙特卡罗方法。因此,所提出的方法是适当的应用在光束引导的纳米药物注射和显微外科手术。
2022-01-14 nlin.CD physics.bio-ph physics.comp-ph
Optical modelling of single and multilayer 2D materials and heterostructures
二维材料在理想情况下被视为没有厚度,正如它们的名字所暗示的那样。它们的光学响应先前已经被建模由一个纯粹的二维表面电流或由一个非常薄的薄膜与一些矛盾的结果。然而,二维材料的多层堆叠和垂直范德华异质结构中不同材料的组合的出现突出了这些材料具有有限的厚度。在这篇文章中,我们提出了一个新的模型,调和这两种方法,我们展示了如何堆叠的二维层的体积属性可以从每个单独的层的二维响应计算,反之亦然。在我们的方法中,每个二维层被真空包围,并描述为一种传输矩阵的内参数,不依赖于外部介质。这提供了连续薄膜和离散层之间的联系。我们展示了如何模拟二维材料的异质结构,并确定代表二维材料在零厚度极限的电流片的参数,即面内表面磁化率和面外位移磁化率。我们表明,我们的统一模型是完全兼容与现有的椭圆偏振数据与现有的界面模型,但具有不同的表面磁化率或体介电函数值相同的可靠性。我们详细讨论了起源的差异,并表明,我们的方法可以确定的二维材料的固有特性的优点,多层和单层系统中描述的同一个框架。
2022-11-07 physics.optics
Selection of optimal wavelengths for optical soiling modelling and detection in photovoltaic modules
污染通过减少到达光电池的光量并通过改变其外部光谱响应来影响光伏(PV)模块性能。目前,污染监测市场正朝着测量透射率或反射率的光学传感器发展,而不是直接测量污染对光伏组件性能的影响。这些使用单一光学测量的传感器不能校正取决于太阳辐照光谱和所监测PV材料的光谱响应的污染损失。这项工作研究的方法,可以提高污染的光学检测提取完整的污染光谱配置文件使用只有两个或三个单色测量。在这项工作中,光谱透射率数据,用分光光度计测量和收集在46周的实验性污染研究在西班牙哈恩进行了分析。使用的光谱分布的半球形透射率的污染的PV玻璃被发现显着提高污染的检测,返回最低的误差独立的PV材料和辐照条件。此外,这项工作表明,它也可以选择测量波长,以尽量减少污染损失的检测误差取决于监测的光伏半导体材料(硅,CdTe,a-Si,CIGS和代表性的钙钛矿)。在这项工作中讨论的方法也被发现是更强大的潜在的测量误差相比,单波长测量技术。
2020-11-15 physics.app-ph physics.optics
Modelling Thermoelastic Distortion of Optics Using Elastodynamic Reciprocity
由透射和反射光学器件的光学吸收引起的热弹性失真可以在采用高功率光束的光学系统中引起不可接受的变化。例如,在先进的激光干涉引力波探测器中,光吸收预计会导致波前畸变,这将损害探测器的灵敏度;因此需要使用自适应热补偿。不幸的是,这些系统具有较长的热时间常数,因此可能需要预测前馈控制系统-但是有限元分析在计算上是昂贵的。我们在这里描述使用贝蒂-麦克斯韦弹性动力学互易定理来计算线弹性体(光学)对具有任意空间分布的加热的响应。我们证明使用一个简单的例子,它可以产生准确的结果,在计算时间是显着低于有限元分析所需的。
2015-04-17 astro-ph.IM gr-qc physics.optics
Optical modelling of accommodative light field display system and prediction of human eye responses
光场(LF)显示器的空间-角度分辨率是提供足够的空间图像质量和引起调节响应的关键因素。以前的研究已经模拟了LF显示的视网膜图像形成,并评估了调节是否会被正确地诱发。这些模型主要基于光线跟踪和示意性眼睛模型,这造成了计算复杂性,并且不准确地表示人眼群体的行为。我们提出了一个有效的波动光学为基础的框架来模拟人眼和一般的LF显示。利用该模型,我们模拟了由LF显示器在不同深度处呈现的点的视网膜点扩散函数(PSF),以评估视网膜图像质量。此外,通过基于来自PSF的光学传递函数(VSOTF)计算视觉Strehl比率来估计对渲染LF图像的调节响应。我们假设理想的LF显示器具有无限的空间分辨率,并且在模拟中没有光学像差。我们测试了在0- 4屈光度的深度处呈现的图像,其具有在瞳孔内高达4x 4视点的角分辨率。模拟预测小而恒定的调节误差,这与以前的研究结果相矛盾。对渲染的视网膜图像的光学分辨率的评估建议在可实现的最大分辨率与其中保持高的聚焦分辨率的渲染图像的深度范围之间进行权衡。所提出的框架可以用于评估LF显示器的光学性能的上限,以逼真的像差的眼睛,这可能有助于找到渲染高质量的3D场景所需的最佳空间-角度分辨率。
2022-04-02 cs.HC eess.IV physics.optics
Fast and accurate modelling of nonlinear pulse propagation in graded-index multimode fibers
本文建立了一个描述非线性脉冲在具有抛物型折射率分布的多模光纤中传输的模型。它是一个具有周期非线性系数的1+ 1维广义非线性薛定谔方程,可以用一种非常快速有效的方法求解。该模型能够定量再现最近观察到的现象,如几何参数不稳定性和宽带色散波发射。我们设想,我们的方程将代表一个有价值的工具,在不断增长的多模纤维光学领域的时空非线性动力学的研究。
2017-07-28 nlin.PS physics.optics