Author Affiliations
Abstract
In the recent decade, single-shot ultrafast optical imaging by active detection, called single-shot active ultrafast optical imaging (SS-AUOI) here, has made great progress, e.g., with a temporal resolution of 50 fs and a frame rate beyond 10 trillion frames per second. Now, it has become indispensable for charactering the nonrepeatable and difficult-to-reproduce events and revealing the underlying physical, chemical, and biological mechanisms. On the basis of this delightful status, we would like to make a review of SS-AUOI. On the basis of a brief introduction of SS-AUOI, our review starts with discussing its characteristics and then focuses on the survey and prospect of SS-AUOI technology.
Ultrafast Science
2023, 3(1): 0020
作者单位
摘要
1 北京理工大学 光电学院 光电成像技术与系统教育部重点实验室,北京 100081
2 云南北方光学科技有限公司,云南 昆明 650217
综合多视点周视系统和单视点折反射周视系统的优势,充分利用前者空间分辨力高和后者无需拼接直接成像的优点,提出了一种分孔径、单视点的非全对称五面镜折反射红外周视系统方案,构建了单视点约束的非全对称五面镜结构设计流程。针对车辆驾驶应用中前方/左右侧、后方对行人探测距离要求的不同(分别为200 m和145 m),使用三套焦距5.8 mm和两套焦距4.1 mm的红外成像组件,构成前方、左、右侧均为64°视场、后方为两个84°视场的非全对称五面镜折反射红外周视原型系统,实现对水平360°、俯仰±29°视场的无遮挡、无缝、无盲区红外成像,提供全方位、大俯仰的车载实时周视红外图像,可用于智能交通、自动驾驶、**侦察等军民用领域。
折反射光学 周视成像 红外成像 非全对称五面镜 单视点约束 catadioptric optics omnidirectional imaging infrared imaging non-symmetrical five-sided mirrors single viewpoint constraint 
红外与激光工程
2023, 52(10): 20230266
作者单位
摘要
1 苏州大学电子信息学院,江苏 苏州 215006
2 科大亨芯半导体技术有限公司,江苏 苏州 215200
3 亨通集团有限公司,江苏 苏州 215200
基于4电平脉冲幅度调制(PAM4)的强度调制直接检测(IMDD)是目前中短距应用的主要解决方案之一。然而,基于高阶脉冲调制的IMDD方案检测灵敏度明显下降。另一方面,拥有更高灵敏度的标准相干检测技术又面临成本和复杂度方面的挑战。因此,自零差相干检测(SHCD)和差分检测等自相干检测方案,因其优于PAM4的性能和低于标准相干检测的硬件成本而在新一代中短距应用中具备优势。本文综述和比较自零差相干以及差分自相干检测(DSCD)系统各自的特征、优点和挑战。文中进一步针对光功率受限和光信噪比受限的不同传输场景,分析比较基于SHCD-正交相移键控(QPSK)和DSCD-差分正交相移键控(DQPSK)方案的系统性能,展示了DSCD-DQPSK系统相较其他方案在硬件成本和系统性能方面的综合优势。
光通信 相干检测 自相干检测 差分调制 数字信号处理 
光学学报
2023, 43(15): 1506004
作者单位
摘要
1 江苏亨通光电股份有限公司,江苏苏州 215200
2 苏州大学电子信息学院,江苏苏州 215000
数据中心互联链路通信质量的准确评估是实现数网协同的重要基础。文章建立了基于波长选择开关的全光数据中心互联网络中的混合放大模型,可快速评估互联链路中的光信噪比与误码率等指标。文章讨论了无中继放大条件下的数据中心互联链路,给出了不同互联距离下的放大器选择方案,并通过仿真对比了在同等互联距离及光功率增益条件下,不同路径选择对互联链路通信质量的影响。根据相应的理论模型及算法,可建立数据中心互联网络的最佳路由。
数据中心互联 全光交换 混合放大 分布式拉曼放大 data center interconnection all-optical switching hybrid amplification distributed Raman amplification 
光通信研究
2023, 49(3): 6
盛炜杰 1陈锦云 1王雅思 1孙林 1,2[ ... ]刘宁 1,2,*
作者单位
摘要
1 苏州大学电子信息学院,江苏 苏州 215006
2 苏州市先进光通信网络技术重点实验室,江苏 苏州 215006
随着智能网联汽车的发展,车载网络作为汽车内传感器、处理器和执行器间的信息共享平台,逐步向简化架构和更高带宽方向发展。通过对智能网联汽车上几种主要新型车载传感器的工作原理介绍和带宽需求分析,分析了车载网络的带宽需求趋势。同时,本文根据对传统车载网络的网络架构和主流协议的回顾,以及对当前车载网络发展的追踪,指出了车载网络在汽车智能化趋势下面临的带宽瓶颈,光纤传输是未来车载网络的发展方向。最后,通过车载网络对光纤要求的分析和对塑料光纤传输技术的行业现状和最新研究进展的调研,说明了车载光纤传输技术亟须进一步研究。
光纤通信 摄像头 激光雷达 雷达 智能网联汽车 车载网络 
激光与光电子学进展
2023, 60(5): 0500005
朱启凡 1,2蔡懿 1,2曾选科 1,2龙虎 1,2[ ... ]陆小微 1,2,**
作者单位
摘要
1 深圳大学 物理与光电工程学院 深圳市微纳光子信息技术重点实验室,深圳 518060
2 深圳大学 物理与光电工程学院 光电子器件与系统教育部与广东省重点实验室,深圳 518060
现有极高速成像系统存在元件复杂、系统庞大以及视场受限的问题。基于螳螂虾小眼和复眼结构提出一种结构紧凑的极高速成像方法,可应用于多种视场和时间范围。仿生极高速成像仿生微绒毛阵列结构,以条纹结构光照明和空间角分复用为基础,实现图像的压缩和瞬态事件时序图像的重现。仿生螳螂虾小眼结构,可以实现视场极高速成像;而复眼系统结构上有小眼系统拼接组成,可以突破限制现大视场极高速成像。时间延迟结构与照明成像光路分离,可以实现飞秒至皮秒时间尺度的瞬态事件记录。因此,仿生多视场极高速成像理论上可以应用于各种视场的成像,仿真实验的摄影频率可以达到1.2×1013 帧/s,还原图像分辨率可以达到80.6 lp/mm。仿生极高速成像为大范围、群体性瞬态事件的探测提供了可能,例如光在散射介质中的传播、随机运动等,并且其结构紧凑,为极高速成像仪器的小型化、轻量化打下基础。
成像系统 极高速成像 仿生复眼和小眼 结构光照明 空间角分复用 Imaging systems Ultrafast imaging Bionic compound and ommatidium Structured light illumination Spatial angular division multiplexing 
光子学报
2023, 52(1): 0111001
作者单位
摘要
北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
激光雷达与成像系统之间的位姿标定是激光点云与图像像素进行融合的前提。目前主流的离线标定方法中, 普通棋盘格标定板用于 64线及以上的激光雷达时效果较好, 而用于 16线激光雷达时由于其数据稀疏而导致误差较大。而且, 涉及红外成像系统的标定时, 需要特制的棋盘格来获得发射率差异。本文针对稀疏激光雷达点云数据较少的问题, 研究了可以同时标定激光雷达与可见光、红外成像系统的方法, 设计了菱形九孔标定板, 并提出几何约束损失函数来优化特征点的坐标。最后, 分别使用红外和可见光成像系统与 16线激光雷达进行标定, 实验结果表明, 平均重投影误差均在 3个像素之内, 取得了较好的效果。本文方法还能用于稀疏激光雷达与可见光 -红外多波段成像系统的标定。
稀疏激光雷达 位姿估计 标定 标定板 红外成像 sparse LIDAR pose estimation calibration calibration board infrared imaging 
红外技术
2022, 44(12): 1264
Author Affiliations
Abstract
1 Shenzhen Key Laboratory of Micro-Nano Photonic Information Technology, Key Laboratory of Optoelectronic Devices and Systems of Ministry of Education and Guangdong Province, College of Physics and Optoelectronic Engineering, Shenzhen University, Guangzhou, China
2 SZU-NUS Collaborative Innovation Center for Optoelectronic Science & Technology, Key Laboratory of Optoelectronic Devices and Systems of Ministry of Education and Guangdong Province, Shenzhen University, Guangzhou, China
3 State Key Laboratory of High Field Laser Physics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai, China
4 Great Bay University, Dongguan, China
We report on a vortex laser chirped-pulse amplification (CPA) system that delivers pulses with a peak power of 45 TW. A focused intensity exceeding 1019 W/cm2 has been demonstrated for the first time by the vortex amplification scheme. Compared with other schemes of strong-field vortex generation with high energy flux but narrowband vortex-converting elements at the end of the laser, an important advantage of our scheme is that we can use a broadband but size-limited q-plate to realize broadband mode-converting in the front end of the CPA system, and achieve high-power amplification with a series of amplifiers. This method is low cost and can be easily implemented in an existing laser system. The results have verified the feasibility to obtain terawatt and even petawatt vortex laser amplification by a CPA system, which has important potential applications in strong-field laser physics, for example, generation of vortex particle beams with orbital angular momentum, fast ignition for inertial confinement fusion and simulation of the extreme astrophysical environment.
high-power laser light amplification mode conversion optical vortex 
High Power Laser Science and Engineering
2022, 10(5): 05000e32
作者单位
摘要
深圳大学物理与光电工程学院,广东 深圳 518060
在现有单次测量极高速成像方法中,直接成像方法的分辨率高但探测系统复杂,而计算成像方法探测系统简单但易损失空间分辨率。因此,提出一种基于偏振编码的极高速成像技术。所提成像系统利用半波片阵列和偏振片阵列对入射飞秒脉冲、出射飞秒脉冲和动态事件进行偏振编码,并通过线性方程组解码极高速动态的时序图像。通过构建光学模型并仿真,精确还原了多幅图像,验证了所提方案的可行性,理论摄影频率在1013 frame/s以上,本征空间分辨率可达114 lp/mm。所提成像系统结合了直接成像和计算成像系统的优势:线性方程组精确求解,不会导致光学系统分辨率损失;时序图像叠加使探测结构只需分光不需要对不同时刻的图像进行空间上的分离,简化了探测器的结构。该极高速成像系统的时间分辨率仅受脉冲宽度限制,可以实现飞秒级动态事件的探测,并且随着脉冲宽度的缩短,其时间分辨率可以得到进一步提升。
成像系统 偏振编码 极高速成像 线性方程组 时序图像 飞秒脉冲 
光学学报
2022, 42(20): 2011002
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Optoelectronic Devices and Systems of Ministry of Education and Guangdong Province, Shenzhen Key Laboratory of Micro-Nano Photonic Information Technology, College of Physics and Optoelectronic Engineering, , Shenzhen 518060, China
2 College of Electronics and Information Engineering, , Shenzhen 518060, China
Applying an ultrafast vortex laser as the pump, optical parametric amplification can be used for spiral phase-contrast imaging with high gain, wide spatial bandwidth, and high imaging contrast. Our experiments show that this design has realized the 1064 nm spiral phase-contrast idler imaging of biological tissues (frog egg cells and onion epidermis) with a spatial resolution at several microns level and a superior imaging contrast to both the traditional bright- or dark-field imaging under a weak illumination of 7 nW/cm2. This work provides a powerful way for biological tissue imaging in the second near-infrared region.
optical parametric amplification ultrafast vortex laser pulse spatial resolution phase-contrast imaging 
Chinese Optics Letters
2022, 20(10): 100003

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