Author Affiliations
Abstract
1 School of Optoelectronic Engineering, Xidian University, Xi’an 710071, China
2 Department of Biomedical Engineering, University of Connecticuthttps://ror.org/02kzs4y22, Storrs, Connecticut 06269, USA
3 e-mail: xpshao@xidian.edu.cn
4 e-mail: guoan.zheng@uconn.edu
Polarimetric imaging provides valuable insights into the polarization state of light interacting with a sample. It can infer crucial birefringence properties of specimens without using labels, thereby facilitating the diagnosis of diseases such as cancer and osteoarthritis. In this study, we present a novel polarimetric coded ptychography (pol-CP) approach that enables high-resolution, high-throughput gigapixel birefringence imaging on a chip. Our platform deviates from traditional lens-based systems by employing an integrated polarimetric coded sensor for lensless coherent diffraction imaging. Utilizing Jones calculus, we quantitatively determine the birefringence retardance and orientation information of biospecimens from the recovered images. Our portable pol-CP prototype can resolve the 435 nm linewidth on the resolution target, and the imaging field of view for a single acquisition is limited only by the detector size of 41 mm2. The prototype allows for the acquisition of gigapixel birefringence images with a 180 mm2 field of view in 3.5 min, a performance that rivals high-end whole slide scanner but at a small fraction of the cost. To demonstrate its biomedical applications, we perform high-throughput imaging of malaria-infected blood smears, locating parasites using birefringence contrast. We also generate birefringence maps of label-free thyroid smears to identify thyroid follicles. Notably, the recovered birefringence maps emphasize the same regions as autofluorescence images, underscoring the potential for rapid on-site evaluation of label-free biopsies. Our approach provides a turnkey and portable solution for lensless polarimetric analysis on a chip, with promising applications in disease diagnosis, crystal screening, and label-free chemical imaging, particularly in resource-constrained environments.
Photonics Research
2023, 11(12): 2242
作者单位
摘要
中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
熔石英光学元件在高能量密度的紫外脉冲激光辐照下往往极易出现后表面损伤,这严重影响了紫外高功率脉冲激光装置的可靠性。综合国内外相关研究进展,系统阐述了熔石英元件表面在高能量紫外脉冲激光辐照下的损伤特性,包括典型的初始损伤和损伤增长行为特征,介绍了熔石英元件表面缺陷的类型、分布特性和紫外脉冲激光诱导损伤的内在机制,并概述了常用的熔石英表面加工方法与缺陷控制技术。最后,介绍了熔石英表面缺陷无损检测新技术和抗损伤性能测试技术方面的研究进展。
激光光学 熔石英元件 紫外脉冲激光 缺陷 后表面损伤 laser optics fused silica optics ultraviolet pulsed laser defect rear-surface damage 
光学学报
2022, 42(17): 1714004
作者单位
摘要
西安电子科技大学物理与光电工程学院, 陕西 西安 710071
计算成像技术(CIT)是一类有别于传统光学成像“所见即所得”的信息获取和处理方式的新体制成像方式。随着新型光电器件的发展和硬件计算能力的提升,计算成像技术在光电成像领域呈现出蓬勃发展的趋势。计算成像技术通过对光场信息进行采集和计算,达到传统成像无法企及的信息利用率和解译度,满足“更高(分辨率)、更远(探测距离)、更大(光学视场)”的光电成像需求。从成像全链路的信息获取与丢失过程出发,通过透过散射介质成像、偏振成像及仿生成像等几种典型的计算成像方式对光场多物理量信息获取和解译进行分析,详细介绍了计算成像技术的方法原理及实现途径。根据成像技术的发展趋势,前瞻性地提出了计算光学系统设计和超大口径望远镜的设计思想。计算成像技术在提高成像分辨率、扩大探测距离、增大成像视场及减小光学系统体积和功耗等方面具有明显的优势,有望穿透云雾、活体生物组织等实现更远距离、更大深度的成像,应用前景广阔。
计算成像 透过散射介质成像 偏振成像 仿生光学 computational imaging scattering imaging polarization imaging bionic optics 
激光与光电子学进展
2020, 57(2): 020001
作者单位
摘要
1 西安工业大学光电工程学院, 陕西 西安 710021
2 中国科学院西安光学精密机械研究所信息光子学研究室, 陕西 西安 710119
分析水中粒子对光的吸收及后向散射造成的图像退化的物理模型,提出一种基于非偏振光照明的水下偏振成像目标增强技术。该技术的优势在于非偏振光照明确保了目标反射光与杂散光始终存在偏振态差异;采用偏振角特征参量确保了杂散光光强估算的精确性。与基于线偏振光照明的水下偏振成像技术相比,其适用范围更广,图像恢复精度更高。实验结果表明,该方法能够提高水下图像的能见度与对比度,对比度至少提升100%,适用于不同材质目标、不同成像距离以及不同杂质、不同浑浊程度的水体环境,在水下成像领域具有潜在应用价值。
图像处理 偏振成像 图像增强 散射介质成像 image processing polarimetric imaging image enhancement imaging through turbid media 
光学学报
2018, 38(6): 0611003
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 电子工程研究所, 四川 绵阳621999
惯性导航具备完全自主、高度隐蔽、数据频率高等优点, 在机载精确制导**中得到广泛应用。由于空中传递对准可能处于恶劣条件下, 初始失准角较大, 传统的线性传递对准模型不能反映系统的真实情况, 线性滤波算法也将导致很大的对准误差, 为实现精确对准, 需要应用非线性模型和非线性滤波算法。而非线性滤波算法如无迹卡尔曼滤波(UKF)、容积卡尔曼滤波(CKF)等, 在高维情况下, 计算量很大, 在弹载计算机计算资源受限的情况下, 如何降低滤波算法的计算量是一个重要问题。本文将降维容积卡尔曼滤波算法应用在非线性传递对准模型中, 将容积卡尔曼滤波的采样点由30个减少为6个, 大幅减少了所需计算量。
捷联惯导 传递对准 容积卡尔曼滤波 降维容积卡尔曼滤波 strapdown inertial navigation system transfer alignment Cubature Kalman Filter dimension reduced Cubature Kalman filter 
太赫兹科学与电子信息学报
2017, 15(5): 740
作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 四川大学 电子信息学院, 成都 610064
为了提高射流抛光的加工效率, 设计了一种矩形喷嘴结构, 基于并行去除方式来提高工件的去除效率。根据流体力学基本理论, 分析了矩形喷嘴冲击射流流场的结构特性, 并对其流场分布进行了定量计算。基于射流去除理论, 建立了矩形喷嘴的材料去除理论模型, 并对去除量分布进行了计算与比较。详细分析了矩形喷嘴结构参数与去除量之间的关系, 在此基础上对矩形喷嘴进行了优化, 结果表明, 矩形喷嘴长宽比控制在10左右能够得到很好的去除效果。
射流 矩形喷嘴 高速流场 长宽比 去除率 fluent jet rectangle-nozzle high-speed flow field length-width ratio removal rate 
强激光与粒子束
2016, 28(7): 071006
作者单位
摘要
1 浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
2 中国工程物理研究院精密光学工程研究中心, 四川 成都 610041
近红外高光谱分辨率激光雷达(HSRL)分子散射回波信号具有频谱展宽窄、能量弱等特点,相对于紫外和可见光HSRL 研发难度大大增加。光谱滤光器作为HSRL 的关键器件之一,与HSRL 系统的反演精度密切相关。根据光谱滤光器的信号透射率和光谱分离比与HSRL 系统反演精度的关系,通过分析1064 nm HSRL 散射回波的特点,对两种具有代表性的干涉光谱滤光器进行了建模和仿真分析。结果表明,在光束发散角较小时,Fabry-Perot干涉滤光器具有较好的滤光性能,但对面形精度要求较高,不易于加工和装调;视场展宽Michelson 干涉滤光器(FWMI)对光束的发散角不敏感,集光能力强,且对面形精度的要求相对较低,在实际应用中更适合用于近红外HSRL 系统光谱滤光器。
遥感 近红外高光谱分辨率激光雷达 干涉光谱滤光器 光谱分离比 光束发散角 面形精度 remote sensing near-infrared high-spectral-resolution lidar interference spectral filter spectral discrimination ratio beam divergence angle surface precision 
中国激光
2016, 43(4): 0414004
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
强激光与粒子束
2016, 28(1): 019901
成中涛 1,*刘东 1罗敬 1杨甬英 1[ ... ]白剑 1
作者单位
摘要
1 浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
2 中国科学院遥感与数字地球研究所, 北京 100094
3 中国工程物理研究院精密光学工程研究中心, 四川 成都 610041
分析了视场展宽迈克耳孙干涉仪(FWMI)用作高光谱分辨率激光雷达(HSRL)光谱滤光器时一个未引起广泛重视却又非常重要的问题:FWMI增透(AR)膜反射率容差评估。由于FWMI不同材料分界面的AR 膜无法做到100%透射,一旦光线经过该表面,将引起部分光被反射,且这部分光线将成为游离光线在干涉仪主体中不断被多次反射。分析了AR膜反射率导致的多次反射对FWMI滤光性能的影响机理,并采用光谱分离比(SDR)作为性能量化指标,提出了一种迭代算法来定量评估FWMI光谱分离特性与AR膜反射率的关系。分析结果表明,AR膜反射尽管对大气分子散射信号的透射率影响不大,但会较大的降低FWMI对气溶胶散射信号的抑制能力,最终总体上导致SDR 的降低。本方法对FWMI AR 膜反射率容差评估具有较大的参考价值,是保证FWMI良好设计性能的重要方面之一。
大气光学 激光雷达 高光谱分辨率 迈克耳孙干涉仪 增透膜 容差分析 atmospheric optics lidar high spectral resolution Michelson interferometer anti-reflection coating tolerance evaluation 
中国激光
2015, 42(8): 0813002
作者单位
摘要
1 中国农业大学理学院, 北京 100083
2 中国农业大学农学与生物技术学院, 北京 100193
极限学习机(ELM)作为一种单隐层前馈神经网络已成为大数据分析的重要工具。与传统神经网络相比,ELM具有结构简单、学习速度快和推广性较好等优势。但是,ELM 的输出权值是基于最小二乘法估计的,容易夸大离群点和噪声的影响,导致其预测性能的不稳定。提出一种新的稳健的极限学习机——基于最小一乘回归的极限学习机(LAD-ELM),而且问题被转化为线性规划,能够简单、快速求解其全局最优解。进一步将LAD-ELM 应用于近红外光谱数据建模,构建了基于LAD-ELM 和近红外光谱数据的乌拉尔甘草种子硬实性分析系统。与传统的方法相比,在不同光谱范围的数值实验显示了提出方法的可行性和有效性,为利用近红外光谱和ELM 技术进行种子硬实性研究提供了理论依据和实用方法。
光谱学 近红外光谱 极限学习机 最小一乘回归 稳健性 spectroscopy near-infrared spectroscopy extreme learning machine least absolute deviation regression robustness 
激光与光电子学进展
2015, 52(10): 103002

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