光学 精密工程
2023, 31(16): 2333
光学成像是人们获取信息的最为重要的技术手段之一。“百闻不如一见”,从宇宙的瑰丽场景到细胞内部的蛋白相互作用与构象变化,光学成像技术的进步在不断加深我们对自然、生命的理解,记录我们的喜怒哀乐,并在医学诊断、智能制造、资源普查、环境保护和**安全等领域发挥着关键性的支撑作用。
激光与光电子学进展
2021, 58(10): 1011000
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Opto-Electronic Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China
2 Laboratory of Optical Physics, Institute of Physics and Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China
3 Quantum Engineering Research Center, Beijing Institute of Aerospace Control Devices, China Aerospace, Beijing 100094, China
Ghost imaging and diffraction, inspired by the Hanbury Brown and Twiss effect, have potential in both classical and quantum optics regimes on account of their nonlocal characteristics and subwavelength resolution capability, and therefore have aroused particular interest. By extending the correspondence imaging scheme, we utilize the positive and negative intensity correlations in diffraction and perform subwavelength diffraction with pseudo-thermal light. In the experiment, a subwavelength (λ/2) resolution and a better signal-to-noise ratio (10.3% improvement) are simultaneously achieved. The scheme can be utilized as a complement to the existing ghost imaging scheme to improve image quality.
030.0030 Coherence and statistical optics 030.4280 Noise in imaging systems 050.0050 Diffraction and gratings 110.1650 Coherence imaging 110.6150 Speckle imaging Chinese Optics Letters
2016, 14(4): 040301
1 北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
2 中国科学院大学物理所, 北京 100190
为了提高鬼成像的速度, 提出了基于阈值分割的并行压缩差分鬼成像方法。首先通过设置合理的阈值筛选出涨落较为明显的数据进行采样; 然后再通过并行分块降低图像维度, 提高整体运算速度; 最后通过压缩感知重构算法重构图像。通过对图“BUAA”的半物理仿真以及透射物体“光”的实验结果表明, 与普通的二阶赝热光关联成像相比, 该方法能以更少的采样次数和运行时间重构图像, 可提升成像信噪比。
并行计算 差分鬼成像 压缩感知 鬼成像 parallel computing difference ghost imaging compressed sensing ghost imaging
1 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院， 北京 100191
2 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室， 北京 100190
物体和探测器中间存在的散射介质会对传统光学成像造成严重影响，计算关联成像是能够降低散射影响的有效方法之一。本文分析了光源发射路径和接收路径存在的散射介质，建立了存在散射介质的计算关联成像（CGI）模型，对比分析了不同路径段的散射介质对CGI和传统直接成像（TDI）的影响。从理论分析得出，CGI中发射路径的散射介质会引起重建图像质量的衰减，而接收路径中的散射介质几乎不会影响最终的成像结果。实验分析证实，CGI可以降低散射光对成像造成的干扰。实验结果表明，在发射路径和接收路径同时存在散射干扰时，CGI和TDI的衬噪比分别为2.98和2.72。CGI能够降低云、烟、雾或生物组织等介质的散射干扰。
成像系统 散射介质成像 计算关联成像 空间光调制器 光学学报
2016, 36(10): 1026017
1 北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院,北京 100191
2 中国科学院物理研究所 北京凝聚态物理国家实验室 光物理重点实验室,北京 100190
传统光学成像要求像面在成像透镜组的焦平面上,以此获得最大的光通量,因此焦距对成像质量影响较大。研究了焦距对计算关联成像成像质量的影响,搭建计算关联成像系统,利用桶探测器信号的强度涨落分析不同焦距下的关联成像结果,分析了背景光强对强度涨落的影响。结果表明: 焦距和背景光强的变化对计算关联成像成像质量影响不大,解决了热光关联成像中两光臂不等形成的散焦造成成像质量下降的问题,并且该成像只用一个无空间分辨能力的探测器就能完成高分辨率成像,降低了对探测器分辨能力的要求,避免了光通量在维度上的分配,提高了信噪比,且无需成像透镜,该成像方式非常适合用于极弱背景下的成像探测。
计算关联成像 焦距 背景光强 强度涨落 computational ghost imaging focal length background light intensity intensity fluctuation 红外与激光工程
2016, 45(8): 0824003
1 中国科学院物理研究所,北京凝聚态物理国家实验室, 北京 100190
2 河北师范大学,物理科学与信息工程学院, 河北 石家庄 050018
在使用时间关联单光子计数的量子保密通信、量子密码术等量子光学领域中，雪崩光电二极管(APD)拥有广泛的应用。然而在其工作过程中，吸收层接收到光子形成载流子，载流子个数在倍增层进行指数型增益，每个载流子通过P-N 结结点均有一定概率发出光子，发出的光子在一定条件下会串扰进入另一个雪崩二极管。在盖革模式下进行单光子探测时，这种串扰光子会严重影响时间关联单光子计数的实验结果。研究了APD 雪崩原理，实验中做出了串扰峰对比度比较高的现象，分析了影响串扰峰间距和形状的因素，提出通过光隔离规避串扰现象，并通过实验验证了这种避免串扰方法的可行性。
量子光学 雪崩光电二极管 串扰 光隔离 时间相关单光子计数
1 中国科学院物理研究所 光物理开放实验室, 北京 100080
2 北京邮电大学 理学院, 北京 100876
一种基于迈克耳逊干涉仪的单向量子密钥分发系统,采用法拉第旋转镜和四端口偏振分束器的组合,消除了光纤及光学器件的双折射效应,具有自稳定特性。信息编码在光子的相位上,通过检测光子的偏振进而解码出信息。以中心波长1310 nm的单光子脉冲,在50 km的干线光纤中获得了30 dB的消光比。
量子密钥分发 单光子相位编码 偏振检测
1 中国科学院物理研究所,北京,100080
2 东南大学,物理系,江苏,南京,210096
3 北京交通大学理学院,北京,100044
介绍了在全光纤量子保密通信系统的量子信道中利用可转动光纤圈型偏振控制器实现对光纤偏振态的测量和调整.实验证明该方法能有效控制光纤中的偏振态.
偏振控制 光纤 量子保密通信
1 中国科学院物理研究所光物理开放实验室和中国科学院凝聚态物理中心, 北京 100080
2 北京人工晶体研究所, 北京 100080
3 北京大学无线电电子学系, 北京 100080
在光折变Ni:KNbO3晶体中,在波长725 nm处获得43%的自泵浦相位共轭反射率输出,在波长831.4 nm处共轭反射率仍可达1%。
光折变 自泵浦相位共轭 近红外
