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非相干相关数字全息术:原理、发展及应用 被引量：4
1
作者 万玉红 刘超 +4 位作者 满天龙 菅孟静 马腾 张沁 秦怡 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2021年第18期117-140,共24页
全息术最初被设定为一种相干成像技术,通过物光和参考光干涉形成全息图,对全息图进行重建可以实现三维成像和物信息的获取。全息图记录过程要求物体上任意两点的光场具有空间互相干性,这一特性限制了全息术在非相干光领域的应用。空间... 全息术最初被设定为一种相干成像技术,通过物光和参考光干涉形成全息图,对全息图进行重建可以实现三维成像和物信息的获取。全息图记录过程要求物体上任意两点的光场具有空间互相干性,这一特性限制了全息术在非相干光领域的应用。空间非相干光的普遍存在和易获取等优点,使得非相干全息术的提出和发展具有重要意义。非相干全息术源于20世纪60年代Mertz和Young提出的菲涅耳波带片编码成像理论,是指在空间非相干光照明情形下利用某种编码孔径对图像进行变换,实现全息图记录和再现的技术。Lohmann把这一技术进一步发展为基于分波技巧的干涉成像技术(源于同一物点的物光和参考光相干涉),实现了非相干物体的波前再现,从而明确了非相干全息记录时物光场中任意两点之间的互相干不再是全息图记录的必要条件。经过几十年的发展,科研人员对非相干全息图的记录机制、重建算法、非相干全息术成像性能的提升和应用等方面的研究都取得了显著成果。本文聚焦于阐明空间非相干光情形下基于编码相位掩模波前调制的自干涉或无干涉数字全息术的成像原理及其演化技术的发展和应用,并在此基础上探讨该技术下一步的发展和有潜力的研究方向。 展开更多
关键词 成像系统 数字全息 非相干全息 互相关重建 三维成像
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基于TPX透镜的连续太赫兹波像面数字全息成像研究 被引量：2
2
作者 王云新 朱江磊 +3 位作者 赵洁 王大勇 戎路 林述锋 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期108-115,共8页
太赫兹波对非极性材料具有良好的穿透性,与太赫兹波强度成像相比,相衬成像能够更好的反映物体的内部结构。本文提出了基于TPX透镜的连续太赫兹波像面数字全息相衬成像方法,研究了全息记录和再现过程,利用曲面拟合畸变校正去除TPX透镜引... 太赫兹波对非极性材料具有良好的穿透性,与太赫兹波强度成像相比,相衬成像能够更好的反映物体的内部结构。本文提出了基于TPX透镜的连续太赫兹波像面数字全息相衬成像方法,研究了全息记录和再现过程,利用曲面拟合畸变校正去除TPX透镜引入的二次相位畸变。实验搭建了太赫兹像面数字全息成像系统,利用振幅型西门子星样品对系统的成像分辨率进行了定量分析,同时对有机材料和生物样品两种相位型样品进行成像,实验验证了该相衬成像方法的有效性。在太赫兹波段引入像面成像,有利于提高太赫兹成像分辨率及成像质量,在生物医学成像、无损检测等领域具有广泛的应用前景。 展开更多
关键词 太赫兹成像 数字全息 离轴数字全息 像面数字全息 畸变校正
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干涉角度显微测量提高光子相关法空气声声压测量精度研究 被引量：2
3
作者 杨荣岩 赵洁 +1 位作者 王大勇 朱卫民 《计量学报》 CSCD 北大核心 2022年第7期927-933,共7页
在光子相关法测量自由场空气声声压中,光束夹角的准确测量影响着测量声压结果。提出了采用显微放大成像方法,利用CCD测量干涉区条纹间距,从而得到更为精确的光束夹角。首先,通过仿真分析高斯光束干涉条纹间距均匀性对光束夹角测量的影响... 在光子相关法测量自由场空气声声压中,光束夹角的准确测量影响着测量声压结果。提出了采用显微放大成像方法,利用CCD测量干涉区条纹间距,从而得到更为精确的光束夹角。首先,通过仿真分析高斯光束干涉条纹间距均匀性对光束夹角测量的影响,优化了声场测量的光路结构;然后,使用标准分辨率板对CCD显微成像的放大倍率进行标定并实现了干涉角度测量;最后,构建了光子相关法自由场空气声声压测量的实验系统。实验结果表明,相比于测量光的空间传播距离等传统三角方法获得的光束夹角,该方法得到的光束夹角提高了空气声声压测量的精度。 展开更多
关键词 计量学 声压测量 光子相关法 干涉角度 显微成像
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相干光超分辨率显微成像移频机理研究 被引量：1
4
作者 赵洁 王大勇 +1 位作者 王云新 戎路 《物理与工程》 2022年第1期143-149,154,共8页
本文以4f光学相干成像系统为基础,研究了倾斜光照明物体的情况下,物体频谱的移动规律以及对最终成像的影响。首先,分析了典型物体的频谱,揭示了物体信息与其频谱分布之间的映射关系。其次,基于该衍射受限的成像系统,研究了在倾斜光照明... 本文以4f光学相干成像系统为基础,研究了倾斜光照明物体的情况下,物体频谱的移动规律以及对最终成像的影响。首先,分析了典型物体的频谱,揭示了物体信息与其频谱分布之间的映射关系。其次,基于该衍射受限的成像系统,研究了在倾斜光照明物体的情况下,频谱整体的移动导致系统通频带的频谱成分发生了改变,从而引起成像结果变化的规律。模拟结果表明在单次倾斜光照明物体时,相干成像的结果比较复杂,一般是无法真正提高成像分辨率的;只有获取不同角度倾斜光照明情况下的像面复振幅分布或其频谱,通过融合形成一个包含更多高频成分的频谱,方能实现提高成像分辨率。本文把傅里叶光学中基本的概念和科研前沿相结合,帮助学生加深理解教学中的知识点,并着重体会知识点是如何运用于科研创新的过程。 展开更多
关键词 傅里叶变换 光学相干成像 傅里叶频谱 移频超分辨成像 倾斜光照明
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稳定的金-银与金-铜合金纳米颗粒的制备和应用 被引量：1
5
作者 李天 刘红梅 +2 位作者 秦有健 田洪浩 张新平 《光散射学报》 2022年第1期73-77,共5页
金、银、铜等贵金属的纳米结构都具有表面等离激元共振效应,在表面增强拉曼散射(SERS)和光催化领域具有重要的应用价值。合金纳米颗粒有望兼具多种金属的优点,赋予金属纳米颗粒更多优良品质。本论文中,我们通过改进“Brust”法,成功合... 金、银、铜等贵金属的纳米结构都具有表面等离激元共振效应,在表面增强拉曼散射(SERS)和光催化领域具有重要的应用价值。合金纳米颗粒有望兼具多种金属的优点,赋予金属纳米颗粒更多优良品质。本论文中,我们通过改进“Brust”法,成功合成了直径1~5 nm的Au_(1)Ag_(1)和Au_(1)Cu_(1)合金纳米颗粒,所制备的合金纳米颗粒在空气中具有良好的稳定性,并在有机溶剂中具有良好的溶解性。利用溶液法组装的Au_(1)Ag_(1)和Au_(1)Cu_(1)合金SERS基底,分别对532 nm和785 nm的激发光表现出良好SERS性能。相同条件下,Au_(1)Ag_(1)基底比Au基底对R6G探针分子的拉曼信号强度提高了2~4倍,表现出良好的SERS活性。Au_(1)Cu_(1)合金基底则比Au_(1)Ag_(1)合金和Au基底表现出更强的光催化活性,在光催化领域表现出潜在的应用价值。 展开更多
关键词 表面增强拉曼散射(SERS) 金-银合金纳米颗粒 金-铜合金纳米颗粒 合金SERS基底
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基于微波频差转换的光学拍频研究 被引量：1
6
作者 王云新 王大勇 +3 位作者 杨登才 李平雪 戎路 赵洁 《大学物理》 2021年第3期43-47,共5页
光学拍频是大学物理和光学实验教学中的重要内容.由于激光器存在中心波长漂移问题,实验中不易产生可观测的拍频信号.受到微波光子技术中微波波段和光波波段相互作用机理的启发,提出了基于微波频差转换的光学拍频方法.借助强度调制和相... 光学拍频是大学物理和光学实验教学中的重要内容.由于激光器存在中心波长漂移问题,实验中不易产生可观测的拍频信号.受到微波光子技术中微波波段和光波波段相互作用机理的启发,提出了基于微波频差转换的光学拍频方法.借助强度调制和相位调制将两个频差较小的微波信号调制到同一光载波上,结合光学滤波器获得了两个频差极小的稳定光信号,利用光电探测器实现光学拍频,从仿真和实验两个层面分别获得了可视化的低频拍频信号.该研究为大学物理和光学实验提供了与科学前沿相结合的实验方案,可拓展教学内容和教学深度,有利于培养学生的科学素养. 展开更多
关键词 光学拍频 频率变换 实验教学
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Qutip在量子光学中的应用
7
作者 武炎 高一波 《物理与工程》 2022年第1期41-46,共6页
在量子光学相关课题研究中,光的量子特性以及光与物质相互作用一直是量子光学研究的重要内容之一,利用传统解析手段探索和研究物理问题的范围正受到越来越多的限制,基于计算机语言编程的数值计算手段就显得愈发重要。对于不熟悉数值计... 在量子光学相关课题研究中,光的量子特性以及光与物质相互作用一直是量子光学研究的重要内容之一,利用传统解析手段探索和研究物理问题的范围正受到越来越多的限制,基于计算机语言编程的数值计算手段就显得愈发重要。对于不熟悉数值计算的科学研究人员,基于Python语言的量子工具箱(Qutip)提供了一个成熟可靠的数值计算工具,使得量子光学相关课题的数值计算问题变得简单快捷。本文主要介绍了Qutip的安装和使用及其在量子拉比模型中的应用。 展开更多
关键词 量子光学 数值计算 量子工具箱
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铌酸锂薄膜调制器的协同仿真与优化设计
8
作者 杨登才 陈雨康 +4 位作者 王云新 向美华 陈智宇 刘萍萍 兰天 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期565-572,共8页
电光调制器的半波电压和带宽主要取决于其电极结构,基于绝缘体上铌酸锂(lithium niobate on insulator, LNOI)结构调制器波导与基底折射率差为传统工艺的10倍左右,能够大幅提高光场和电场的重叠度,降低调制器的半波电压,提升调制带宽.... 电光调制器的半波电压和带宽主要取决于其电极结构,基于绝缘体上铌酸锂(lithium niobate on insulator, LNOI)结构调制器波导与基底折射率差为传统工艺的10倍左右,能够大幅提高光场和电场的重叠度,降低调制器的半波电压,提升调制带宽.当前迫切需要针对这一新型调制结构的电极进行优化设计.应用COMSOL Multiphysic和HFSS软件对LNOI结构的强度调制器进行协同仿真和优化设计.主要讨论了电极宽度、电极厚度、电极间距和上下包层厚度对调制器特性参数的影响,得到了调制器的电光重叠积分、微波折射率、微波衰减系数和电极特性阻抗等参数.在此基础上,通过约束算法优化设计这些性能参数达到提高带宽和降低半波电压的目的.结果表明,在电极长度为1 cm的情况下,半波电压约为2.17 V,3 dB带宽大于70 GHz.该研究工作对基于LNOI结构的电光调制器的电极设计具有重要的指导意义. 展开更多
关键词 协同仿真 薄膜铌酸锂 行波电极 相速匹配 重叠积分 电极结构参数
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角谱法数值再现离轴菲涅耳数字全息成像的物理机制探讨
9
作者 赵洁 王大勇 +2 位作者 王云新 戎路 李平雪 《物理与工程》 2021年第4期75-81,共7页
本文以离轴菲涅耳数字全息实验为基础,探讨了基于角谱衍射传播方法进行数字全息图重建的成像性能,重点挖掘数值计算背后的物理机理,帮助学生更好地理解所涉及的信息光学知识点。首先,介绍了离轴菲涅耳数字全息图常用两种再现方法的原理... 本文以离轴菲涅耳数字全息实验为基础,探讨了基于角谱衍射传播方法进行数字全息图重建的成像性能,重点挖掘数值计算背后的物理机理,帮助学生更好地理解所涉及的信息光学知识点。首先,介绍了离轴菲涅耳数字全息图常用两种再现方法的原理,分别是频域滤波方法和空域直接回传方法;然后,利用模拟实验分析了这两种方法在实现成像分辨率和视场方面的特征,把全息理论与仿真现象充分地联系起来,揭示隐藏在数值计算之后的光学原理。本文通过对数字全息图前向和后向传播获取再现像的对比分析,加深对傅里叶变换、衍射传播、频谱滤波等基本物理概念的理解和掌握。 展开更多
关键词 全息成像 数字全息 离轴菲涅耳光路 角谱衍射传播 频谱滤波
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小球与匀质细杆的碰撞——大学物理教学问题探讨
10
作者 刘凤艳 韩守振 苏雪琼 《物理与工程》 2021年第2期36-40,共5页
小球与细杆的碰撞问题是大学物理教学中刚体部分的一个难点问题。本文对小球与静止细杆的碰撞问题进行了分析计算,给出:通常情况下小球—细杆组成的系统所受合外力矩为零或近似为零,角动量守恒;如果细杆没有固定的光滑轴,小球与置于光... 小球与细杆的碰撞问题是大学物理教学中刚体部分的一个难点问题。本文对小球与静止细杆的碰撞问题进行了分析计算,给出:通常情况下小球—细杆组成的系统所受合外力矩为零或近似为零,角动量守恒;如果细杆没有固定的光滑轴,小球与置于光滑水平面或是竖直放置的细杆碰撞时,动量或沿某一方向的动量分量守恒。如果细杆有固定光滑轴,则只有小球与细杆某一特定部位碰撞时某一方向的动量分量才有可能守恒;碰撞中如果恢复系数e≠1,动能不守恒,碰撞后小球可能继续向前运动,也可能被弹回或是停止运动。如果e=0,小球粘附于细杆之上和细杆一起绕固定轴或是小球—细杆系统的质心转动。 展开更多
关键词 碰撞 恢复系数 刚体 质心
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