作者单位
摘要
四川大学电子信息学院,四川 成都 610065
拉盖尔-高斯光束由于其特有的涡旋特性使其在大气传输过程中具有更好的稳定性。实际激光输出存在的部分相干性将对光束传输具有明显的影响,在大功率输出模式下,克尔效应的产生也会影响到光束传输的特性。本文从部分相干拉盖尔-高斯光束的交叉谱密度方程出发,推导了克尔效应作用下光束的传输表达式,利用分步傅里叶变换,对高功率部分相干涡旋传输中的克尔效应过程进行了模拟,并对比了不同参数影响下,光束相干性不同时克尔效应的差异。结果表明,克尔效应有助于维持光强的环状结构,提高拓扑荷数能够有效地缓解因相干度降低而造成的涡旋结构衰退的现象。
物理光学 拉盖尔-高斯光束 部分相干 克尔效应 环状结构 
光学学报
2023, 43(20): 2026002
Author Affiliations
Abstract
1 National Laboratory of Solid State Microstructures and College of Engineering and Applied Sciences, Nanjing University, Nanjing 210093, China
2 Research Center for Quantum Sensing, Zhejiang Lab, Hangzhou 310000, China
Discriminating two spatially separated sources is one of the most fundamental problems in imaging. Recent research based on quantum parameter estimation theory shows that the resolution limit of two incoherent point sources given by Rayleigh can be broken. However, in realistic optical systems, there often exists coherence in the imaging light field, and there have been efforts to analyze the optical resolution in the presence of partial coherence. Nevertheless, how the degree of coherence between two point sources affects the resolution has not been fully understood. Here, we analyze the quantum-limited resolution of two partially coherent point sources by explicitly relating the state after evolution through the optical systems to the coherence of the sources. In particular, we consider the situation in which coherence varies with the separation. We propose a feasible experiment scheme to realize the nearly optimal measurement, which adaptively chooses the binary spatial-mode demultiplexing measurement and direct imaging. Our results will have wide applications in imaging involving coherence of light.
quantum metrology quantum imaging partial coherence 
Chinese Optics Letters
2023, 21(4): 042601
Author Affiliations
Abstract
Zhejiang Provincial Key Laboratory of Quantum Technology and Device, Department of Physics, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
We introduce a new class of partially coherent asymmetric array beams. When the beam propagates, the spectral density of each lobe and the corresponding degree of coherence have rotating behavior. Especially, not only can array-like lattices revolve arbitrarily, but also they can move freely by controlling transverse plane shifts. Furthermore, we have generated this kind of beam experimentally, and the experimental phenomena are consistent with the numerical simulation results. Such a rotating beam with free movement and revolution may broaden the way for optical applications. More importantly, it inspires further studies in the field of asymmetric coherence gratings and lattices.
partial coherence asymmetric array beams rotating behavior transverse plane shifts free movement and revolution 
Chinese Optics Letters
2022, 20(2): 022602
张润南 1,2,3蔡泽伟 1,2,3,**孙佳嵩 1,2,3卢林芃 1,2,3[ ... ]左超 1,2,3,*
作者单位
摘要
1 智能计算成像实验室, 南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京210094
2 南京理工大学智能计算成像研究院, 江苏 南京210019
3 江苏省光谱成像与智能感知重点实验室, 江苏 南京 210094

光场的相干性是定量衡量其产生显著的干涉现象所具备的重要物理属性。尽管高时空相干性的激光已成为传统干涉计量与全息成像等领域不可或缺的重要工具,但在众多新兴的计算成像领域(如计算摄像、计算显微成像),降低光源的相干性,即部分相干光源在获得高信噪比、高分辨率的图像信息方面具有独特优越性。因此,部分相干光场的“表征”与“重建”两方面问题的重要性日益凸显,亟需引入光场相干性理论及相干测量技术来回答计算成像中“光应该是什么”和“光实际是什么”的两大关键问题。在此背景下,系统地综述了光场相干性理论及相干测量技术,从经典的关联函数理论与相空间光学理论出发,阐述了对应的干涉相干测量法与非干涉相干恢复法的基本原理与典型光路结构;介绍了由相干测量所衍生出的若干计算成像新体制及其典型应用,如光场成像、非干涉相位复原、非相干全息术、非相干合成孔径、非相干断层成像等;论述了相干测量技术现阶段所面临的问题与挑战,并展望了其未来的发展趋势。

成像系统 相干与统计光学 相干成像 部分相干成像 计算成像 
激光与光电子学进展
2021, 58(18): 1811003
作者单位
摘要
1 上海理工大学生物医学光学与视光学研究所,上海 200093
2 上海理工大学上海市现代光学系统重点实验室,上海 200093
3 上海理工大学教育部光学仪器与系统工程研究中心,上海 200093
为配合临床实现人工晶体屈光度数计算,以及为日常眼病预防提供依据,眼生物参数测量特别是眼轴长度测量逐渐被人们所重视。以眼轴长度为目标,论述了现有的眼轴长度测量方法,包括超声测量方法和光学测量方法。重点概述了光学部分相干原理,低相干原理和光学相干层析 (OCT)技术在眼轴长度测量方面的研究进展,分别介绍了各方法及典型仪器的测量原理、测量精度及范围,论述了眼轴长度测量的发展方向。光学测量方法以其无损伤、快速、高精度等优点逐渐替代了超声测量方法,但对于晶体混浊眼还需依靠超声测量方法。
眼轴长度 部分相干 低相干反射 光学相干层析 超声 axial eye length partial coherence interferometry optical low coherence reflectometry optical coherence tomography ultrasound 
光学仪器
2019, 41(2): 72
Author Affiliations
Abstract
1 Soochow University, School of Physical Science and Technology, Suzhou, China
2 Delft University of Technology, Optics Research Group, Delft, Netherlands
3 Shandong Normal University, School of Physics and Electronics, Center of Light Manipulation and Application, Jinan, China
We propose and experimentally demonstrate a noniterative diffractive imaging method for reconstructing the complex-valued transmission function of an object illuminated by spatially partially coherent light from the far-field diffraction pattern. Our method is based on a pinhole array mask, which is specially designed such that the correlation function in the mask plane can be obtained directly by inverse Fourier transforming the diffraction pattern. Compared to the traditional iterative diffractive imaging methods using spatially partially coherent illumination, our method is noniterative and robust to the degradation of the spatial coherence of the illumination. In addition to diffractive imaging, the proposed method can also be applied to spatial coherence property characterization, e.g., free-space optical communication and optical coherence singularity measurement.
partial coherence coherent diffractive imaging noniterative method pinhole array mask 
Advanced Photonics
2019, 1(1): 016005
作者单位
摘要
中国计量大学 光学与电子科技学院,浙江 杭州 310018
部分相干物质波是处于临界温度以上的玻色冷原子气体。密度和一阶关联都满足高斯分布的部分相干物质波是高斯谢尔模 (Gauss-Schell model)物质波。本文通过研究高斯谢尔模物质波一阶关联函数的相位结构,揭示出物质波在部分相干情况下的轨道角动量特点。证明扭曲相位是部分相干物质波具有的独特性质,完全相干物质波(如,玻色爱因斯坦凝聚体)不具有此相位。此外,本文举例分析了高斯谢尔模物质波在一个“柱透镜”光脉冲作用下,其轨道角动量的变化情况。
物质波 部分相干性 一阶关联函数 轨道角动量 matter wave partial coherence first-order correlated functions orbital angular momentum 
量子光学学报
2017, 23(1): 1
作者单位
摘要
1 上海大学通信与信息工程学院, 上海 200444
2 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室, 上海 201800
设计了高能激光自主自适应光学系统,利用高能激光的主动照明探测方式对目标进行探测。由于接收到的探测回波光场受散斑效应的影响,因此建立了探测系统的物理模型,具体分析散斑效应的影响。通过散斑光强自相关函数,理论上分析确定了散斑的平均尺度;通过部分相干理论,研究了该系统接收面散斑孔径积分场复相关函数并讨论了不同散斑天线尺度比情况下的积分场复相关函数宽度;分析了目标的成像放大率和理想分辨率,讨论了物像尺度与焦平面光斑尺度之间的关系;通过系统的数值仿真,分析了不同尺度散斑对焦平面光斑阵列的影响;叠加大气湍流,确定了散斑场对大气湍流探测的影响。结果表明散斑尺度介于阵列子孔径和大孔径尺度之间为最佳设计,此时较高的位移测量精度和整体探测率可以兼得。
大气光学 激光散斑 部分相干理论 主动照明 波前探测 自适应光学 
光学学报
2016, 36(10): 1001001
卢增雄 1,2,*齐月静 1,2齐威 1,2苏佳妮 1,2彭卓君 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院光电研究院, 北京 100094
2 北京市准分子激光工程技术研究中心,北京 100094
在基于夏克-哈特曼波前传感器的深紫外物镜系统波像差检测中,均匀高亮度的照明光束是实现纳米精度波像差检测的关键。采用时域有限差分法和部分相干性理论对随机排列微孔阵列衍射波前的强度对比度进行了优化。与周期排列微孔阵列相比,采用随机排列微孔阵列,可获得更加光滑的衍射波前强度分布;对单个微孔衍射波前的分析表明,微孔直径越大衍射波前强度对比度越大;衍射波前强度对比度在双孔间为74 nm 时达到最大值。分析计算得出,为获得满足纳米精度波像差检测强度对比度要求的波前,随机排列微孔阵列中宜采用直径170 nm 的微孔,且微孔间距大于等于306 nm,此时,微孔阵列中微孔个数为428,衍射波前强度对比度为11.70。
测量 部分相干性理论 微孔阵列 随机排列 强度对比度 
光学学报
2015, 35(6): 0612007
宋强 1,2,*朱菁 1,2王健 1,2张方 1,2[ ... ]黄惠杰 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
深紫外(DUV)光刻机照明系统普遍采用衍射光学元件(DOE)实现光瞳整形。根据光刻机的指标要求,衍射光学元件应具有高衍射效率和高均匀性的特点。传统的相位恢复算法如Gerchberg-Saxton (GS)及其改进算法,一般只能通过降低均匀性来提高衍射效率,无法得到最优的解。而全局优化算法如模拟退火法、遗传基因法等需要大量的计算时间,难以实现像素数目多的深紫外DOE 的设计。为了克服上述困难,提出了一种基于GS的混合梯度下降算法,在迭代过程中对每次迭代的振幅进行加权反馈修正,在加快收敛速度的同时,减少误差,同时实现高效率和高信噪比。利用该算法对光刻需要的传统、四极照明光瞳、定制照明光瞳的DOE 进行了设计,结果表明,实现传统和四极照明光瞳的16阶量化相位DOE 的衍射效率均超过92%, 而非均匀性分别为3.98%和2.3%。实现定制照明光瞳的DOE 的衍射效率为91%,图形恢复误差为5.8%。该方法为获得高性能深紫外DOE 提供一条可行的途径。
光学设计 光学光刻 光瞳整形 衍射光学元件设计 部分相干光 
光学学报
2015, 35(1): 0122005

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