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Abstract
Shandong Provincial Engineering and Technical Center of Light Manipulations & Shandong Provincial Key Laboratory of Optics and Photonic Device, School of Physics and Electronics, Shandong Normal University, Jinan 250014, China
In light of the powerful light manipulation ability of holographic metasurfaces, optical imaging with wavelength multiplexing and polarization multiplexing is performed in this paper. The metasurface is composed of identical rectangular nanoholes etched in silver film. Three imaging effects, including the in-plane color imaging, three-dimensional wavelength-encrypted imaging, and polarization-multiplexing wavelength-encrypted imaging, are realized. The designed metasurface has compact structure, and the obtained image has lower noise. The simulation and experiment results give the verification. Multiple images, including spatial multiplexing, wavelength multiplexing, and polarization multiplexing, exhibit immense potentialities of metasurfaces, and this work is helpful for expanding the applications of metasurfaces.
metasurface holography optical encryption color imaging Chinese Optics Letters
2023, 21(10): 100501
1 山东师范大学物理与电子科学学院, 山东省医学物理图像处理技术重点实验室, 山东省光学与光子器件重点实验室, 山东 济南 250358
2 济南大学信息与科学工程学院, 山东 济南 250022
通过分析临床医学图像中光学相干断层成像(OCT)的相干斑噪声模型,提出了一种基于局部分组主成分分析的光学相干断层图像降斑算法。根据相干图像的统计特征,利用同态滤波将乘性噪声转换为加性噪声;将训练集中待处理的像素及其邻域表示成子块向量,利用块相似性度量对子块进行分组,并用于主成分分析。为有效抑制相干图像中病灶的噪声干扰,将该算法执行两次。实验结果表明:所提算法在降斑的同时较好地保留了图像的细节信息,而且获得了较高的客观评价指标。
图像处理 光学相干成像 斑点噪声 主成分分析 块相似 光学学报
2018, 38(10): 1017002
山东师范大学 物理与电子科学学院, 济南 250014
对可见光和近红外波段内光纤的损耗进行了实验研究。采用光纤截断法对多色光在光纤传输过程的损耗进行了实验测量, 得到了光纤在可见光波段内吸收系数对波长的变化关系。对在500nm到1000nm的波段内存在的多处光纤吸收峰值给出了相应的解释。
光纤损耗 光纤截断法 吸收系数 fiber loss fiber truncation method absorption coefficient
山东师范大学物理与电子科学学院, 山东 济南 250014
对边缘随机调制方孔的菲涅耳衍射进行了理论分析，得到了菲涅耳衍射区内的衍射光强公式。通过对高斯随机调制边缘方孔的菲涅耳衍射的数值模拟，研究了随机边界的横向相关长度和粗糙度两个参量分别对方孔纵向和横向衍射光强的影响。结果表明，在同一衍射距离处，随机边界的横向相关长度和粗糙度越大，对调制方孔菲涅耳衍射的散射调制越大。相同的横向相关长度和粗糙度对在不同传输距离处方孔的菲涅耳衍射的影响也不同。这些结果对于实际孔径的菲涅耳衍射的应用具有一定的指导意义。
衍射 随机界面散射 方孔衍射 菲涅耳衍射 光学学报
2013, 33(s2): s205001
1 山东师范大学物理与电子科学学院, 山东 济南 250014
2 山东建筑大学理学院, 山东 济南 250101
建立了反射式随机表面的光散射特性实验测量系统, 利用多幅平均及叠加连接的方法, 得出入射角在45°～85°之间不同值时的光散射轮廓。结果表明, 随着表面入射角的增加, 光散射轮廓的半峰全宽逐渐减小。并且当入射角的增加到一定值时, 光散射轮廓出现中央亮斑。由数学上的对称下降函数, 推导出光散射轮廓的半峰全宽随散射光波矢的变化关系, 从实验测得角分辩的的光散射轮廓中提取了自仿射分形随机表面的粗糙指数。与原子力显微镜测量得到的粗糙指数进行比较, 两者符合得很好。
散射 光散射轮廓 自仿射分形表面 半峰全宽 粗糙指数 原子力显微镜
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学研究室, 上海 201800
2 中国科学院研究生院,北京 100039
在星间半导体激光通信系统中,如何检测发射光束波面的质量是个较难处理的问题,为了较好地解决这一问题,在简单介绍白光横向双剪切干涉仪的基础上,报道了用此干涉仪对近衍射极限半导体激光光束波面的检测,在此基础上推导出计算远场发散度的公式。实验测得近场光束的波高差为0.2λ,通过夫朗和费衍射求得光束的发散度仅为64.8 μrad,这表明光束接近光学衍射极限。同时,表明双剪切干涉仪灵敏度高、实用性好。
光通信 双剪切干涉仪 发散度 衍射极限
中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
定义了激光光束衍射远场光斑压缩前后的能量比以及能量密度比来衡量超衍射极限激光光束的质量。通过利用反向传递算法设计了合适的补偿相位板,不但对准直放大的单一横模激光光束进行小于光学衍射极限的发散度的压缩,同时又保证光束能量集中于压缩后的远场衍射主瓣中,使压缩后的远场衍射光斑的能量密度增加。给出了相应的实例。这一结论不但解决了光学超分辨中光束压缩与能量损失不可避免这一矛盾,而且为发散度小且能量密度高的超衍射极限激光光束的实验工作以及该类光束的实际应用提供了理论基础。
衍射 超衍射极限激光光束 相位补偿技术 光学超分辨
中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
对高斯光束在硬边孔径限制下的衍射进行了详细的理论研究，就不同口径的圆孔限制下高斯光束在菲涅耳衍射区和夫琅禾费衍射区的分布进行了理论分析，从而得到了孔径受限高斯光束的横向以及轴向的衍射公式，进而对高斯光束在不同衍射区域内衍射光场分布形状随孔径尺寸变化时的演化规律进行了数值计算，并对小口径光阑受限的高斯光束的衍射与平行光经同尺寸光阑的衍射进行了比较。结果表明在较小口径下，两者的分布基本一致。得到的孔径光阑限制下高斯光束的传输规律为高斯光束在自由空间光通信和光学超分辨中的应用提供了理论基础。
衍射光学 高斯光束 菲涅耳衍射 夫琅禾费衍射
中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
用于星间通信的激光器具有接近衍射极限的激光波面,已有的波面测量方法,在这一具体测量问题中,都存在一定限制。双剪切波面干涉测量法在雅满横向剪切干涉仪的基础上,采用四块楔形平板,将干涉图分为上下两个部分,具有不同的条纹间距,由此求出波面高度和符号,同得到单幅干涉图的其它干涉测量方法相比,它的最小可测量波高减小一倍以上。在介绍干涉仪的基本结构和原理的基础上,模拟了像差存在时的干涉图,并在实验上得到了波高为0.3λ的初步结果。双剪切波面干涉测量法,可以目视判断波差的符号和估计量值,为等光程相干,适用于半导体等相干长度小的光源。
物理光学 剪切干涉 波面检测 最小波面高度 等光程相干
中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
首先利用部分相干光理论详细地分析了在部分相干光照明下光栅的菲涅耳衍射,给出了观察面上衍射光强分布的一般公式,并就光源的发光面积对光栅塔尔博特效应的影响进行了讨论,得到了光栅衍射光强的分布随着照明光源的发光尺寸的增加而逐渐变得平滑这一结论,并且,当光源发光尺寸增加到毫米量级时,光栅的塔尔博特效应将完全消失。在实验上对不同发光尺寸的扩展非相干光源照明光栅时的菲涅耳衍射光强进行了测量,实验结果与理论分析得出的结论相符合。
物理光学 菲涅耳衍射 互强度 塔尔博特效应 光栅自成像
