1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 201800
2 中国科学院上海光学精密机械研究所 高功率激光单元技术实验室，上海 201800
3 国科大杭州高等研究院 物理与光电工程学院，杭州 310024
用于内窥成像的多芯光纤在弯曲条件下传输的光场相位容易出现复杂的随机扰动，为相干成像中的相位恢复带来极大挑战。本文提出了一种可以用于相干成像的螺旋多芯光纤设计，通过调控纤芯尺寸、纤芯间距和螺距来抑制弯曲等外界扰动对纤芯间群时延差和功率串扰的影响。本文建立了弯曲条件下螺旋多芯光纤纤芯光程的数学模型；根据变换光学基本原理，利用有限元仿真软件对螺旋多芯光纤的模式特性进行数值仿真计算。设计的螺旋多芯光纤具有20 μm的芯间距和20 π/m的扭转率，共有6层91个纤芯，不同层的纤芯尺寸不同。无弯曲时芯间群时延差小于6 fs/m；当弯曲半径大于5 cm时，芯间群时延差的变化小于32 fs/m，100 m长度上纤芯间串扰的仿真计算结果低于-550 dB。螺旋多芯光纤的芯间群时延差对弯曲不敏感，在相干成像中代替普通光纤束传递光场，有助于降低相干图像恢复方法的复杂度，可以广泛应用于光纤显微成像、超快激光成像等领域。
多芯光纤 相干成像 串扰 群时延 螺旋线 Multicore fiber Coherent imaging Crosstalk Group delay Helical
中国计量大学光学与电子科技学院，浙江 杭州 310018
非视域成像可对视域外场景进行重建成像。与传统成像不同，其将隐藏场景返回的间接信号导入重建算法实现目标场景重建，在**、生物医学、自动驾驶、航空航天及灾后搜救等领域具有重要的应用价值。总结近年来国内外对非视域成像技术的研究进展，依次介绍3种非视域成像模式，包括基于飞行时间的非视域成像、基于相干信息的非视域成像（含基于散斑图案和空间相干两种方法）、基于强度信息的非视域成像。基于相干信息和强度信息成像模式的硬件参数、重建算法、重建时间和图像分辨率等的特点和存在的局限性，分析并讨论非视域成像的发展趋势。
非视域成像 飞行时间 相干成像 强度成像 散射成像 激光与光电子学进展
2023, 60(14): 1400001
光学 精密工程
2022, 30(13): 1523
强激光与粒子束
2021, 33(9): 099001
1 中国科学院空天信息创新研究院微波成像技术国家级重点实验室, 北京100190
2 中国科学院大学, 北京100049
3 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
合成孔径激光雷达是实现计算成像的一种重要途径。首先,介绍了多通道逆合成孔径激光雷达(ISAL)样机、成像探测实验及信号处理方法。然后,阐述了样机系统组成和关键技术解决途径。接着,利用基于一发多收脉冲体制和全光纤光路的相干激光雷达样机,给出了地面运动车辆目标的成像探测实验结果。最后,在收发扩束宽视场条件下,验证了多通道ISAL的高分辨率成像能力和顺轨干涉运动补偿成像方法的有效性。
成像系统 逆合成孔径激光雷达 相干成像 干涉处理 激光扩束 运动补偿 激光与光电子学进展
2021, 58(18): 1811017
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,*
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。
激光与光电子学进展
2021, 58(18): 1811003
1 广州医科大学附属口腔医院儿童口腔科, 广州市口腔再生医学基础与应用研究重点实验室, 广州 510182
2 广州医科大学基础医学院生物医学工程系, 广州 511436
为探讨利用光学相干成像技术(OCT)定量评估Er:YAG激光消融后牙本质表面特征的可行性, 以人无龋第三磨牙为试验样品, 制备牙本质圆盘, 用50?μs超短脉宽Er:YAG激光在水喷雾下垂直切削牙本质表面, 对照组为金刚砂球钻切削和砂纸抛光组, OCT观察表层性状及测量表层光强改变, 组织病理切片分析表层结构; 表面切削后使用37%磷酸蚀刻30 s, 扫描电镜(SEM)观察表面形貌, 能量色散X射线光谱仪(EDX)测量表面元素组成。OCT显示, 所有试验组牙本质表层光散射特性均发生改变, 可见高亮层形成, 激光组高亮层厚度高于砂纸组和球钻组(P<0.05)。组织切片显示, 激光组表层可见连续的嗜碱性深染改性层, 球钻组及砂纸组改性层少且不连续, 改性层厚度与OCT高亮层结果相关。SEM显示, 酸蚀后激光组牙本质小管开口扩大, 但未见胶原纤维网暴露。酸处理后激光组的钙、磷含量均高于砂纸及球钻组(P<0.05), 这意味着受激光影响的牙本质变得更耐酸。研究结果表明, OCT可能成为一种可精确评估牙本质表层特性的无创性工具, 这将有助于牙医确定粘接修复策略。
Er:YAG激光 牙本质 光学相干成像技术 元素组成 酸蚀 Er:YAG laser dentin optical coherence tomography element composition acid etching
1 清华大学电子工程系, 北京 100084
2 北京信息科学与技术国家研究中心, 北京 100084
空间叠层衍射成像是一种基于相干光的无透镜成像方式,因此可以避免透镜系统孔径有限带来的衍射极限问题。目前,空间叠层衍射成像方案多采用机械结构对光探针进行平移,这种方式会使光探针的位置产生偏移误差,导致成像质量的下降。为解决这一问题,利用硅基光子集成技术设计并制作了基于滤波器件的光束空间分配芯片,该芯片上共有16个发射天线,相当于16个光探针,光探针阵列以一定的交叠率照射物体,其衍射图样强度被红外相机的不同感光区域记录。该芯片可以替代传统的机械式光探针来实现空间叠层衍射成像。百纳米级的加工工艺降低了光探针位置的偏移误差,提高了成像的质量和系统的稳定性。同时,由于集成芯片的尺寸仅有毫米级别,故成像系统的尺寸也可相应地减小。
中国激光
2021, 48(15): 1517004
