Author Affiliations
Abstract
1 College of Science, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
2 Xi’an Satellite Control Center, Xi’an 710043, China
3 Tiansun Laboratory, Changsha 410073, China
4 School of Computer Science and Technology, Xidian University, Xi’an 710071, China
5 College of Electronic Science, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
6 Hunan Institute of Traffic Engineering, Hengyang 421099, China
For speckle-correlation-based scattering imaging, an iris is generally used next to the diffuser to magnify the speckle size and enhance the speckle contrast, which limits the light flux and makes the setup cooperative. Here, we experimentally demonstrate a non-iris speckle-correlation imaging method associated with an image resizing process. The experimental results demonstrate that, by estimating an appropriate resizing factor, our method can achieve high-fidelity noncooperative speckle-correlation imaging by digital resizing of the raw captions or on-chip pixel binning without iris. The method opens a new door for noncooperative high-frame-rate speckle-correlation imaging and benefits scattering imaging for dynamic objects hidden behind opaque barriers.
speckle correlation image resizing pixel binning Chinese Optics Letters
2023, 21(3): 031101
1 国防科技大学文理学院, 湖南 长沙 410073
2 国防科技大学气象海洋学院, 湖南 长沙 410073
散射体内部颗粒分布及折射率分布的不均匀对经过散射体的携带目标信息的光子传播造成干扰,导致直接探测的图像失真。针对该问题,发展了众多的光学散射成像技术,实现了部分特定散射介质条件下的目标成像。介绍了基于弹道光子优化采集的部分传统散射成像技术的原理,还介绍了最新发展的计算散射成像技术的基本原理与技术特点。计算散射成像技术正朝着充分利用大光学厚度散射介质引起的非弹道光子的方向发展,其中基于光学记忆效应和相位恢复的算法、相干衍射成像、叠层迭代引擎等计算成像技术可能适应厚散射介质动态变化、目标非稀疏性等特点,有望应用于宽视场、远距离散射成像领域。
图像处理 光学散射成像 弹道光采集 非弹道光成像 宽视场 远距离 非稀疏性
1 国防科学技术大学 理学院, 长沙 410073
2 95975部队, 甘肃 酒泉 732750
3 中国卫星海洋测控中心, 江苏 江阴 214431
4 国防科学技术大学 电子科学与工程学院, 长沙 410073
研究了基于腔外螺旋相位调制获取高峰值功率飞秒准径向偏振光的方法, 结果表明该方法所产生的并非完全纯净的径向偏振光, 其径向分量决定了聚焦后纵场的分布, 而径向和角向分量共同影响了横场的分布.根据Richard-Wolf矢量衍射理论模拟得到不同纯度下的少周期飞秒准径向偏振光在焦点附近的电场的时空矢量分布, 发现其具有中心对称和震荡衰减特点, 载波包络相位将对聚焦场的矢量时空分布产生显著影响, 从而对飞秒脉冲与电子在聚焦场中的相互作用产生影响.研究结果可为进一步的激光粒子加速分析以及偏振转换器的设计提供依据.
准径向 少周期 快变 矢量 聚焦 模拟 Quasi-radially Few-cycle Transient Vector Focusing Simulation
建立聚焦数值模型, 分析少周期径向偏振光聚焦光场的强度以及电场矢量方向周期性变化规律, 对比无啁啾少周期径向偏振光脉冲及连续光束聚焦光场的时空电矢量及强度分布.结果表明, 光强从聚焦光斑中心处向四周迅速减小且振动方向周期性变化; 在相同能量下, 相比于连续光, 脉冲光的聚焦光斑更小, 峰值功率更强; 通过控制光程, 无啁啾少周期径向偏振光束聚焦场的前向电场强于后向电场, 适合于激光电子直接加速.该结果对指导利用少周期径向偏振光进行激光电子直接加速的方案设计及超快显微成像和超快探测具有参考意义.
径向偏振光 少周期 飞秒脉冲 聚焦场 电场 Radially polarized light Few-cycle Femtosecond pulse Focusing fields Electric vector
国防科学技术大学 理学院 工程物理研究所, 长沙 410073
以飞秒激光器为光源, 搭建记录测量聚焦光斑的光学实验系统, 研究飞秒径向偏振光紧聚焦特性.数值模拟表明当物镜数值孔径为0.9, 波长为750 nm时, 线偏振光和径向偏振光焦斑的最小半高全宽分别是1.3 μm和1.0 μm.实验中, 使用全息干板作为记录介质, 记录和测量微小的聚焦光斑, 并通过精密电动平移台实现几十纳米量级步长的移动, 获得精确焦平面处的聚焦光斑.测量结果表明, 线偏振光和径向偏振光焦斑的最小半高全宽分别是4.6 μm和2.9 μm.在高数值孔径聚焦条件下, 径向偏振光可以获得比线偏振光更细锐的聚焦光斑.
径向偏振光 紧聚焦 实验研究 高数值孔径 Radially polarized light Tight focus Experimental research High numerical aperture
1 国防科学技术大学 理学院, 长沙 410073
2 国防科学技术大学 电子科学与工程学院, 长沙 410073
在激光聚变靶丸等离子体诊断中, 为了同时重建出等离子体发射系数和吸收系数的空间分布, 建立了分层结构成像模型, 利用LM(Levenberg-Marquardt)非线性最小二乘优化算法, 提出了基于该模型的重建算法。数值模拟结果表明, 该算法成功地重建出发射系数和吸收系数, 而且重建精度高, 明显优于不考虑吸收衰减影响的Abel逆变换重建结果。对于连续分布, 当噪声标准差为0.01时, 发射系数与吸收系数重建误差分别为0.17, 0.22。
等离子体诊断 发射系数 吸收系数 X射线成像 轴对称重建 分层结构 plasma diagnostics emission coefficients absorption coefficients X-ray imaging axially symmetric reconstruction layered structure
国防科学技术大学理学院， 湖南 长沙 410073
光学联合变换相关器因其高速并行光学运算特性在实时图像位移精密测量系统中有广泛的应用前景，然而位移测量亚像素误差是制约其精度的瓶颈。据此提出了一种在图像位移精密测量应用中提取相关峰位置的最优算法，使得系统亚像素误差达到最小，并研究了亚像素误差的补偿方法。通过仿真和实验分析，对比加权质心提取算法、抛物面拟合算法和高斯面拟合算法对亚像素误差的影响，得到最佳的相关峰位置提取算法是权值次数为2的质心提取算法；提出的亚像素定位补偿算法可将亚像素误差由±0.1 pixel减小到±0.04 pixel，大大降低了亚像素误差对位移测量系统的影响，提高了光学联合变换相关器位移的测量精度。
光计算 亚像素误差 质心提取算法 补偿 中国激光
2012, 39(s2): s209006
国防科学技术大学理学院， 湖南 长沙 410073
离散傅里叶变换是数字信号处理中最核心的数学工具之一。传统基于数字电路的离散傅里叶变换方法受限于电子器件的速度，难以满足高速信号处理要求，尤其制约了太比特每秒超高速光处理技术的发展。基于并行光学向量矩阵乘法器原理的离散傅里叶变换方法，利用光传播的高速和低损耗特点，提出以相位空间光调制器为核心变换矩阵的全光并行离散傅里叶变换方法，并通过实验进行了验证。实验结果显示，所提出的全光并行离散傅里叶变换误差小于0.13，通过进一步的模块集成和性能提升，该方法将在高速光信号处理中有较大的应用潜力。
傅里叶光学 离散傅里叶变换 相位空间光调制器 并行光学向量矩阵乘法 中国激光
2012, 39(s2): s209002
国防科学技术大学理学院技术物理研究所, 湖南 长沙 410073
利用标量衍射理论和角谱方法，针对超分辨近场结构光盘存储系统建立了简单物理模型，并提出了超分辨近场结构光盘的读出信号仿真计算方法。通过对比实际测试信号与模拟信号，证明了该读出信号计算方法的可行性。此外，针对超分辨掩膜层对不同功率入射激光响应不同的特性，分别分析了单轨道和三轨道记录符在高、低功率两束激光读出下的差分信号。数值模拟发现，与传统读出信号相比，差分读出方法能够减小来自邻道的串扰，而且利用差分读出方法获得的信号质量更高。
光数据存储 差分读出方法 标量衍射理论 读出信号
1 国防科学技术大学 理学院 技术物理研究所，湖南 长沙 410073
2 四川大学 电子信息学院 光电科学技术系， 四川 成都 610064
3 深圳大学 电子科学与技术学院，广东 深圳 518060
为了解决全交叉光互连网络中光信号路由的选择和控制问题，提出和设计了基于矩阵运算的路由算法。首先，根据全交叉网络的链路函数和连接规则，得到光信号变换矩阵，将光互连网络对信号的传输与处理等效为对输入信号阵列的矩阵运算，建立输入/输出信号间的关系；接着，根据输入输出信号阵列确定各级节点的开关状态；最终，完成信号光的路由判断和控制。分析和讨论表明：该算法不仅解决了8×8全交叉网络的路由控制问题，而且对全混洗、榕树网等规则互连网络也具有良好的移植性和兼容性，且稳定性高、操作性强、易扩容，能够满足16×16、32×32、64×64等大端口光互连网络的路由确定和控制。
光通信 光互连网络 矩阵运算 全交叉网 榕树网 optical communication optical interconnection network matrix computing crossover network Banyan network
