Author Affiliations
Abstract
1 Shanghai Jiao Tong University, School of Physics and Astronomy, State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and Networks, Shanghai, China
2 Shanghai Research Center for Quantum Sciences, Shanghai, China
3 Shandong Normal University, Collaborative Innovation Center of Light Manipulations and Applications, Jinan, China
Scattering of waves, e.g., light, due to medium inhomogeneity is ubiquitous in physics and is considered detrimental for many applications. Wavefront shaping technology is a powerful tool to defeat scattering and focus light through inhomogeneous media, which is vital for optical imaging, communication, therapy, etc. Wavefront shaping based on the scattering matrix (SM) is extremely useful in handling dynamic processes in the linear regime. However, the implementation of such a method for controlling light in nonlinear media is still a challenge and has been unexplored until now. We report a method to determine the SM of nonlinear scattering media with second-order nonlinearity. We experimentally demonstrate its feasibility in wavefront control and realize focusing of nonlinear signals through strongly scattering quadratic media. Moreover, we show that statistical properties of this SM still follow the random matrix theory. The scattering-matrix approach of nonlinear scattering medium opens a path toward nonlinear signal recovery, nonlinear imaging, microscopic object tracking, and complex environment quantum information processing.
scattering matrix wavefront shaping nonlinear scattering medium nonlinear signal manipulation 
Advanced Photonics
2023, 5(4): 046010
作者单位
摘要
1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院, 安徽 合肥 230026
2 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, 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
散射矩阵是描述介质散射特性的重要参数,该参数对介质的理化特性敏感。为研究利用该参数对气溶胶进行识别及理化特性获取的可行性,设计并实验测量了聚α烯烃和氯化钠两种气溶胶样品的散射矩阵,讨论了二者矩阵元素的角度分布规律,并基于Mie散射理论,采用模板匹配的方法利用测量结果对聚α烯烃气溶胶的粒径分布进行了反演。结果表明通过矩阵元素的角度分布规律可以对两种气溶胶进行有效识别与区分,结合相关散射模型与反演方法还可以获得气溶胶的理化特性。该研究为气溶胶识别及其理化特性的获取提供了方法参考。
散射矩阵 气溶胶识别 粒径分布 反演 scattering matrix aerosol recognition particle size distribution inversion 
大气与环境光学学报
2023, 18(3): 191
作者单位
摘要
湘潭大学 物理与光电工程学院, 湘潭 411105
近年来, 随着神经网络的发展, 多种光电神经网络框架相继提出, 在图像和语音处理等方面表现出强大的应用潜力。设计一种新型的基于透明介质成像的光学散射神经网络框架。描述透明介质双向散射传播的物理特性, 采用多层堆叠散射介质构建神经网络单层智能单元, 并利用非线性光电材料薄膜实现非线性激活, 级联单层智能单元构建深度网络物理模型; 根据双向散射物理模型构造对应的双向数字复值神经网络, 并根据复值求导链式法则推导数字权重更新的后向传播算法,其复值网络权重参数通过调控散射介质的物理参数来实现; 在MNIST数据集上验证其智能分类的有效性。
透明散射成像 光学散射矩阵 双向复值神经网络 后向传播算法 transparent scattering imaging optical scattering matrix bidirectional complex-valued neural network backpropagation algorithm 
光学技术
2022, 48(2): 159
作者单位
摘要
1 西安理工大学自动化与信息工程学院, 陕西 西安 710048
2 陕西理工大学物理与电信工程学院, 陕西 汉中 723001
3 陕西省智能协同网络军民共建重点实验室, 陕西 西安 710126
藻类浮游颗粒对激光的散射和吸收是水下蓝绿激光通信性能在海水中衰减的主要原因。依据离散偶极子理论,建立了双椭球、四椭球、柱型丝状、环型丝状和S型丝状五种主要团聚核壳蓝藻颗粒模型,数值计算了核壳藻类粒子在532 nm蓝绿激光波段处的消光系数、吸收系数和散射系数随核壳蓝藻粒子尺寸的变化关系;基于均匀混合层理论,对比了有无中间混合层的核壳蓝藻模型的散射强度随散射角度的变化情况,计算了五种核壳蓝藻模型的粒子尺寸对其散射矩阵元素的影响。计算结果表明:五种藻类在蓝绿激光波段处的吸收系数和散射系数随粒子尺寸的增加而递增,且前向散射强度最大;随着散射角度的增加,五个模型的散射强度都在递减,几个大尺寸藻类模型的散射矩阵元素比值振荡较多。研究结果为海洋水下悬浮藻类颗粒的蓝绿激光散射特性和吸收特性的研究及水下蓝绿激光通信信道的建模提供了参考。
散射 蓝藻粒子 蓝绿激光 离散偶极子近似方法 散射矩阵 
光学学报
2021, 41(17): 1729001
作者单位
摘要
1 西南交通大学 物理科学与技术学院,成都 610031
2 重庆邮电大学 通信与信息工程学院,重庆 400065
将适用于复杂系统各个节点电磁响应同步求解的电磁拓扑方法引入到配电网络雷电过电压问题的分析中。首先,给出了传输线网络的BLT方程及其元素构建方法;然后,通过一个复杂的配电网络对电磁拓扑的分析流程进行了详细说明,并重点展示了理想节点散射矩阵的求解步骤。结果表明:电磁拓扑方法可以应用在配电网络节点雷电过电压的分析中,其计算结果与CST的结果非常吻合,且耗时远远低于CST。
电磁拓扑 配电网络 雷电过电压 节点 散射矩阵 electromagnetic topology distribution network lightning overvoltages junction scattering matrix 
强激光与粒子束
2021, 33(8): 083001
作者单位
摘要
天津大学 精密仪器与光电子工程学院,天津 300072;天津大学 光电信息技术教育部重点实验室,天津 300072
针对临近空间飞行器的黑障问题,根据模拟的RAM C-III飞行器周围的流场分布结果,计算了等离子体电子密度和碰撞频率,并根据其分布建立了非均匀的等离子体模型。在此基础上,利用散射矩阵方法分析了太赫兹波在等离子体中的传输特性随着等离子体密度、等离子体厚度、等离子体碰撞频率的变化以及外加磁场对传输特性的影响。结果表明,太赫兹波的传输损耗随着等离子体电子密度和等离子体厚度的增加而增加,而碰撞频率的增加会使得透射率先减小后增加。在外加磁场的作用下,左旋太赫兹波的传输特性会得到改善;而对于右旋太赫兹波,磁场的施加会引入吸收峰,并且随着磁感应强度的增加向高频方向移动。
太赫兹波 等离子体鞘套 散射矩阵方法 传输特性 外加磁场 terahertz wave plasma sheath scattering matrix method propagation characteristics external magnetic field 
强激光与粒子束
2020, 32(3): 033101
作者单位
摘要
1 上海航天电子技术研究所, 上海 201109
2 国防科技大学电子科学学院, 湖南长沙 410000
雷达探测低空目标时, 镜像“目标”严重影响雷达检测与仰角测量性能。镜像“目标”对雷达仰角测量的影响一般用两点源角闪烁模型来描述, 国内外已有很多文献对低空镜像角闪烁问题展开了研究, 但未对雷达极化的重要影响给予足够关注。本文着重围绕雷达天线极化和目标极化散射矩阵对低空镜像角闪烁的影响效应, 开展了理论推导与仿真分析, 相关模型可为雷达低空镜像角闪烁抑制技术提供参考和依据。
天线极化 极化散射矩阵 镜反射 角闪烁 antenna polarization polarization scattering matrix specular multipath glint 
太赫兹科学与电子信息学报
2019, 17(2): 234
作者单位
摘要
1 西北核技术研究所, 西安 710024
2 清华大学 工程物理系, 北京 100084
针对有源能量倍增器法(SLED)脉冲压缩实验中对储存能量阶段和释放能量阶段耦合度调节的需求,利用支臂短路波导H-T的调配功能,设计了一种耦合度可调节的SLED脉冲压缩装置。基于散射矩阵理论,分析了支臂短路波导H-T对SLED脉冲压缩装置耦合度的调节能力。利用大功率波导环形器代替3 dB耦合器,进行了基于单储能腔的无源SLED脉冲压缩实验,实验结果表明,支臂短路波导H-T对耦合度的调节能力与理论分析相吻合。
脉冲压缩 耦合度 波导H-T 散射矩阵 pulse compression coupling coefficient H-T waveguide junction scattering matrix 
强激光与粒子束
2018, 30(7): 073001
胡帅 1高太长 1,2,*刘磊 1李浩 1[ ... ]洪昌伟 3
作者单位
摘要
1 国防科技大学气象海洋学院, 江苏 南京 211101
2 解放军陆军工程大学电磁环境效应与光电工程国家级重点实验室, 江苏 南京 210007
3 解放军95019部队, 湖北 老河口 441800
非球形气溶胶穆勒散射矩阵的不确定性是影响偏振遥感精度的重要因素。在自主研制的时域多分辨率(MRTD)气溶胶散射模型中,穆勒散射矩阵的计算需要以远场电场值为基础,因此近远场外推过程成为制约其模拟精度的重要环节。为确定适用于MRTD散射模型的最佳近远场外推方案,在球形和非球形粒子情形下,系统地对比分析了基于惠更斯原理的表面积分方案以及基于电介质亥姆霍兹方程的体积积分方案所对应的穆勒散射矩阵的模拟精度。结果表明,虽然两种近远场外推方案均可有效准确地实现近远场外推,但从穆勒矩阵的计算误差分布上看,基于体积积分原理的近远场外推方案性能更优。
散射 非球形气溶胶 近远场外推 穆勒散射矩阵 散射模型 
光学学报
2018, 38(6): 0629002
作者单位
摘要
中国空间技术研究院 西安分院, 西安 710100
为了分析带有孔缝双层金属机壳的屏蔽效能,采用广义散射矩阵级联的思想,将多层金属腔体近似等效为若干个能够传输多个模式的波导级联,提出了一种使用模式匹配法和基于矩量法求解混合位积分方程的全波混合算法。该算法考虑了腔体结构、孔缝排列形式、入射波极化方向以及高次模等因素对屏蔽效能的影响。通过将数值仿真结果与经典算法仿真结果进行对比,验证了其具有较高的准确性和有效性。研究结果表明:双层金属腔体的屏蔽效能要优于单层金属腔体的屏蔽效能,适当地增加双层金属腔体上孔缝所在侧壁之间的距离可以提高屏蔽效能,当双层金属腔体侧壁上的孔缝平行排列时,平行极化下的屏蔽效能要优于垂直极化下的屏蔽效能,而当孔缝交叉排列时,平行极化和垂直极化下屏蔽效能的优劣则并不明显。
屏蔽效能 双层屏蔽腔体 孔缝耦合 广义散射矩阵 级联 shielding effectiveness double-stage enclosures aperture coupling generalized scattering matrix cascading 
强激光与粒子束
2015, 27(10): 103219

关于本站 Cookie 的使用提示

中国光学期刊网使用基于 cookie 的技术来更好地为您提供各项服务,点击此处了解我们的隐私策略。 如您需继续使用本网站,请您授权我们使用本地 cookie 来保存部分信息。
全站搜索
您最值得信赖的光电行业旗舰网络服务平台!