Author Affiliations
Abstract
1 Wuhan National Laboratory for Optoelectronics and School of Optical and Electronic Information, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
2 Optics Valley Laboratory, Wuhan 430074, China
Interactive holography offers unmatched levels of immersion and user engagement in the field of future display. Despite of the substantial progress has been made in dynamic meta-holography, the realization of real-time, highly smooth interactive holography remains a significant challenge due to the computational and display frame rate limitations. In this study, we introduced a dynamic interactive bitwise meta-holography with ultra-high computational and display frame rates. To our knowledge, this is the first reported practical dynamic interactive metasurface holographic system. We spatially divided the metasurface device into multiple distinct channels, each projecting a reconstructed sub-pattern. The switching states of these channels were mapped to bitwise operations on a set of bit values, which avoids complex hologram computations, enabling an ultra-high computational frame rate. Our approach achieves a computational frame rate of 800 kHz and a display frame rate of 23 kHz on a low-power Raspberry Pi computational platform. According to this methodology, we demonstrated an interactive dynamic holographic Tetris game system that allows interactive gameplay, color display, and on-the-fly hologram creation. Our technology presents an inspiration for advanced dynamic meta-holography, which is promising for a broad range of applications including advanced human-computer interaction, real-time 3D visualization, and next-generation virtual and augmented reality systems.
interactive display meta-holography bitwise operation ultra-high frame rate Opto-Electronic Advances
2024, 7(1): 230108
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所,安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学,安徽 合肥 230026
3 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室,安徽 合肥 230031
空间外差拉曼光谱技术因其非接触、无损、快速、高稳定性和高光谱分辨率等特点,已经广泛应用于各个物质探测领域。由于复原光谱中存在荧光背景干扰,对样品进行定性和定量分析时需要对光谱进行基线校正。为了解决由拉曼峰引起的拟合基线抬升的问题,提出了一种改进的自适应迭代重加权惩罚最小二乘(airPLS)的基线拟合方法,即基于拉曼峰截断的airPLS基线拟合方法。该方法能够自动识别拉曼峰,并在对光谱进行拉曼峰截断后进行airPLS迭代拟合,以获得更准确的基线。使用仿真光谱和实测光谱进行验证,并与常见的基线拟合方法进行对比,结果显示,改进的airPLS基线拟合准确度显著提升,仿真光谱的基线拟合均方根误差优于0.0052。实测拉曼光谱的校正谱特征峰清晰可见,荧光基线趋势被有效去除,满足拉曼光谱数据处理的需求。
拉曼光谱 空间外差 基线校正 最小二乘法
1 武汉科技大学 理学院,武汉 430065
2 武汉科技大学 湖北省智能爆破工程技术中心,武汉 430065
3 湖北省智能爆破工程技术中心,武汉 430065
4 冶金工业过程系统科学湖北省重点实验室,武汉 430065
水工建构筑物岩石基础开挖在整个工程项目中有着重要的作用,如何在保证结构基础开挖至指定标高的前提下减小对建基面岩体的破坏和损伤是爆破开挖的关键和难点所在。本文使用ANSYS/LSDYNA有限元仿真模拟软件对水下40 m岩体在爆破开挖下的损伤状况进行了数值模拟.对复合消能结构、加入柔性垫层以及传统装药结构三种爆破技术分别在24.5 cm×24.5 cm×30 cm的岩体模型中进行爆破开挖模拟,模拟过程采用流固耦合算法,并对岩体模型添加0.4 MPa水压模拟40 m水深环境,结果发现在相同条件下,采用复合消能爆破技术可以使基底损伤深度减小38.89%,降低保留岩体能量传递30.52%,削弱保留岩体损伤程度30.90%。结果表明:复合消能结构可以有效控制建基面保留岩体损伤形态和范围,保护效果明显,可应用于水下岩体开挖的建基面保护工作。
海底基坑开挖 复合消能 岩体损伤控制 轴向应力衰减 数值模拟 submarine foundation excavation composite energy dissipation rock mass damage axial stress attenuation numerical simulation
1 华中科技大学武汉光电国家研究中心,湖北 武汉 430074
2 湖北光谷实验室,湖北 武汉 430074
3 航空工业济南特种结构研究所高性能电磁窗航空科技重点实验室,山东 济南 250023
为改善玻璃纤维复合材料制孔的精度和质量,本文提出了一种双振镜激光扫描加工方法。双振镜激光扫描加工系统共包括4片可偏转反射镜,4片反射镜协同运动可以实现对扫描激光的四轴(x,y,α,β)控制,其中x和y为激光焦点在二维平面的位置,α和β为扫描激光的入射角度。基于双振镜激光扫描加工系统开展了玻璃纤维复合材料的制孔实验,通过调节激光入射角度和激光扫描策略,在厚度为3.6 mm的玻璃纤维复合材料板上加工了侧壁完全垂直的孔,孔直径可达10 mm,热影响区宽度小于10 μm,侧壁表面粗糙度小于2 μm,没有发现材料分层和纤维拔出等缺陷。
激光技术 激光钻孔 四轴激光扫描 玻璃纤维复合材料 飞秒激光 中国激光
2023, 50(24): 2402403
1 华中科技大学武汉光电国家研究中心,湖北 武汉 430074
2 湖北光谷实验室,湖北 武汉 430074
采用五轴激光扫描技术研究了FR4覆铜板的深盲孔制造技术。通过实验研究了激光参数和扫描图形的填充间距对盲孔侧壁锥度和底部材料去除均匀性的影响,通过调节激光扫描策略,实现了盲孔锥度和孔径的连续调节。盲孔深度为925 μm,最大深径比可达4.9∶1,孔侧壁平直,孔底玻璃纤维复合材料被完全去除,铜层的损伤深度小于1 μm。实验结果表明,五轴激光扫描技术可以有效提升激光的盲孔制造能力。
激光技术 激光钻盲孔 五轴激光扫描 侧壁锥度 飞秒激光 中国激光
2023, 50(24): 2402401
1 华中科技大学武汉光电国家研究中心,湖北 武汉 430074
2 华中科技大学光学与电子信息学院,湖北 武汉 430074
3 湖北光谷实验室,湖北 武汉 430074
光谱分离成像是一种可同时获取光谱信息、空间位置信息的探测技术,被广泛应用于地理、环境、生物、光学等领域,集成化是该技术的重要发展方向之一。提出了一种基于超透镜的光谱分离技术,采用选择性光谱响应单元结构对红、绿、蓝(RGB)三个波段的聚焦相位进行编码,基于单片器件即可收集不同位置的光谱信息,简化了获取光学信息的过程,推动了小型化光谱分离成像器件的进一步发展。
探测器 光谱分离成像 超表面 多焦点超透镜 几何相位 中国激光
2023, 50(18): 1813014
大气与环境光学学报
2023, 18(4): 371
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Quantum Electronics, School of Electronics, Peking University, Beijing 100871, China
2 Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
To obtain cold atom samples with temperatures lower than 100 pK in the cold atom physics rack experiment of the Chinese Space Station, we propose to use the momentum filtering method for deep cooling of atoms. This paper introduces the experimental results of the momentum filtering method verified by our ground testing system. In the experiment, we designed a specific experimental sequence of standing-wave light pulses to control the temperature, atomic number, and size of the atomic cloud. The results show that the momentum filter can effectively and conveniently reduce the temperature of the atomic cloud and the energy of Bose–Einstein condensation, and can be flexibly combined with other cooling methods to enhance the cooling effect. This work provides a method for the atomic cooling scheme of the ultra-cold atomic system on the ground and on the space station, and shows a way of deep cooling atoms.
momentum filter standing-wave pulse Bose–Einstein condensation optical dipole trap two-stage cooling space station Chinese Optics Letters
2023, 21(8): 080201
1 国防科技大学 前沿交叉学科学院,湖南 长沙 410073
2 国防科技大学 南湖之光实验室,湖南 长沙 410073
悬浮光力传感技术利用真空环境的光阱实现对微纳尺度机械振子的悬浮和囚禁,将待测物理量转换为光悬浮机械振子运动参数的变化,理论上该振子与外部环境热噪声和振动完全隔绝,具有极高的测量分辨率潜力和易于小型化的独特优势。该技术在精密测量、微观热力学研究、暗物质观测、宏观量子态操控等领域具有广阔的应用前景。首先,阐述了悬浮光力系统中光力与光阱的基础概念和力学测量等基本理论;其次,介绍了其中初始起支、光力增强、位移测量、输出信号标定和等效反馈冷却等关键技术的研究进展,对比分析各子技术的特点,随后列举了悬浮光力传感技术在极弱力、加速度、微观质量、电学量、力矩等物理量测量中的典型应用;最后,总结了该技术的发展趋势,并提出相关建议。
悬浮光力学 量子传感 光阱 精密测量 levitated optomechanics quantum sensing optical tweezers precision measurements 红外与激光工程
2023, 52(6): 20230193