Author Affiliations
Abstract
1 Zhejiang University, School of Physics, Zhejiang Province Key Laboratory of Quantum Technology and Device, Hangzhou, China
2 Zhejiang University, Center for Data Science, Hangzhou, China
Holographic imaging poses significant challenges when facing real-time disturbances introduced by dynamic environments. The existing deep-learning methods for holographic imaging often depend solely on the specific condition based on the given data distributions, thus hindering their generalization across multiple scenes. One critical problem is how to guarantee the alignment between any given downstream tasks and pretrained models. We analyze the physical mechanism of image degradation caused by turbulence and innovatively propose a swin transformer-based method, termed train-with-coherence-swin (TWC-Swin) transformer, which uses spatial coherence (SC) as an adaptable physical prior information to precisely align image restoration tasks in the arbitrary turbulent scene. The light-processing system (LPR) we designed enables manipulation of SC and simulation of any turbulence. Qualitative and quantitative evaluations demonstrate that the TWC-Swin method presents superiority over traditional convolution frameworks and realizes image restoration under various turbulences, which suggests its robustness, powerful generalization capabilities, and adaptability to unknown environments. Our research reveals the significance of physical prior information in the optical intersection and provides an effective solution for model-to-tasks alignment schemes, which will help to unlock the full potential of deep learning for all-weather optical imaging across terrestrial, marine, and aerial domains.
spatial coherence holographic imaging turbulence image restoration deep learning 
Advanced Photonics
2023, 5(6): 066003
作者单位
摘要
北京工业大学 光电子技术教育部重点实验室,北京100124
针对垂直腔面发射激光器阵列光束空间相干特性及其光场分布开展理论分析和实验研究。垂直腔面发射激光器阵列光束为部分相干光,在不同激励电流下,远场光斑分别表现出类高斯和类拉盖尔-高斯两种光场分布,光束空间相干度随注入电流的增大而减小。进一步实验表明,与标准相干光源相比,在类湍流大气散射媒介中传输时,垂直腔面发射激光器阵列光束具有更小光斑扩散和更低光强衰减。随着垂直腔面发射激光器阵列光束空间相干度由0.695降低为0.608,其传输时的光斑扩展率由8.6%减小为3.4%,光强衰减率由24.9%降低为15%,空间相干度较低的垂直腔面发射激光器阵列光束表现出更好的传输特性,这对垂直腔面发射激光器阵列光源在自由空间雷达探测和光通信等领域的应用有重要指导意义。
垂直腔面发射激光器 阵列光源 空间相干性 部分相干光 传输特性 Vertical cavity surface-emitting laser array Array light source Spatial coherence Partially coherent light Propagation properties 
光子学报
2022, 51(12): 1214001
蔡阳健 1,2
作者单位
摘要
1 山东师范大学物理与电子科学学院, 山东 济南 250358
2 苏州大学物理科学与技术学院, 江苏 苏州 215006
高空间相干性是激光束的重要属性之一,在很多实际应用中,低相干性激光束即部分相干光束表现出独特的优越性,如关联成像(“鬼”成像)、亚瑞利成像、大气激光通讯、微粒操控、激光探测、微粒散射等。传统的部分相干光束具有高斯关联相干结构,近年来,对部分相干光束相干结构的调控引起了学者的广泛关注,具有非高斯关联相干结构的新型部分相干光束展现出很多奇异的特性,如自整形、自聚焦、自分裂、超强自修复等。调控激光相干结构可以用来有效地抵抗大气湍流引起的扰动、测量涡旋光束的轨道角动量、突破衍射极限以及实现纵向光场整形等。介绍了激光相干性调控研究进展,阐述了一种新颖的光束调控方法。
空间相干性 相干结构调控 关联成像 自修复 spatial coherence manipulation coherence structure correlated imaging self-reconstruction 
光学与光电技术
2020, 18(3): 5
作者单位
摘要
南京理工大学江苏省光谱成像与智能感知重点实验室,江苏 南京 210094
在保证分类结果清晰、准确的前提下,为了提高分类执行效率,本文基于图形处理器(graphicprocessing unit, GPU)及并行优化,提出一种基于归一化光谱向量的高光谱图像实时性非监督分类方法。利用高光谱图像的空间一致性有效提高分类精度,同时,利用归一化光谱向量简化了像元间相似性的计算公式,统一了图像内像元处理方式,并利用GPU 并行技术有效提高计算速度。首先,利用GPU 并行处理方法计算空间相邻像元间光谱向量相似性,根据高斯拟合取得安全阈值;然后利用光谱角作为像元光谱相似测度,将相似像元划为同质区;最后以同质区内各像元平均光谱向量表述同质区光谱特征,根据安全阈值合并相似的同质区完成分类。用AVIRIS 数据评估了该方法性能。本文的理论分析和实验结果显示,与现有非监督分类方法相比,该方法分类精度更高,同时,算法本身运行速度更快。
归一化光谱 并行优化 空间一致性 非监督分类 高光谱图像 normalized spectrum parallel optimization spatial coherence property unsupervised classification hyperspectral images 
红外技术
2018, 40(4): 362
Author Affiliations
Abstract
1 Biomedical Engineering Research Center, Chang Gung University, Taoyuan 333, China
2 Graduate Institute of Electro-Optical Engineering, Chang Gung University, Taoyuan 333, China
3 Institute of Chemistry, Academic Sinica, Nankang, Taipei 115, China
4 Ph.D Program of Biomedical Engineering, Chang Gung University, Taoyuan 333, China
5 Department of Mechanics, Ming Chi University of Technology, New Taipei 243, China
We propose a novel optical method for glucose measurement based on diffuse photon-pair density wave (DPPDW) in a multiple scattering medium (MSM) where the light scattering of photon-pair is induced by refractive index mismatch between scatters and phantom solution. Experi-mentally, the DPPDW propagates in MSM via a two-frequency laser (TFL) beam wherein highly correlated pairs of linear polarized photons are generated. The reduced scattering coefficient 0 2s and absorption coefficient 2a of DPPDW are measured simultaneously in terms of the amplitude and phase measurements of the detected heterodyne signal under arrangement at different dis-tances between the source and detection fibers in MSM. The results show that the sensitivity of glucose detection via glucose-induced change of reduced scattering coefficient ( 0 2s) is 0.049% mM 1 in a 1% intralipid solution. In addition, the linear range of 0 2s vs glucose concentration implies that this DPPDW method can be used to monitor glucose concentration continuously and noninvasively subcutaneously.
Diffuse photon-pair density wave glucose multiple scattering polarization gating spatial coherence gating 
Journal of Innovative Optical Health Sciences
2017, 10(1): 1650032
作者单位
摘要
昆明理工大学理学院, 云南 昆明 650500
以杨氏双缝实验为基础, 探究了光源空间相干性对干涉的影响情况。首先将光源空间展宽问题等效为平行光照射具有宽度的双缝的问题, 再将两缝近似为离散化的多个次光源点阵列, 每相邻点间距非常微小。从光矢量叠加原理出发推导出一种算法, 该算法以两缝中每一对次光源点作为干涉单元, 分别求出各单元在每一个观测点处的干涉光强, 再对所有单元的干涉光强线性叠加, 算出观测点的总光强。最后利用Matlab模拟出不同缝宽下, 单色平行光、高斯光谱、矩形光谱分别垂直照射双缝时的光强分布情况。通过模拟结果的对比发现, 双缝展宽对条纹衬比度的影响远甚于光谱展宽。所提算法简化了计算过程, 也极大地提高了程序运行速度。
物理光学 空间相干性 杨氏干涉 双缝展宽 Matlab仿真 
激光与光电子学进展
2017, 54(9): 092601
孙超 1,2,3,*王兵 1,2,3朱强 1,2,3熊德智 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院武汉物理与数学研究所,波谱与原子分子物理国家重点实验室, 湖北 武汉 430071
2 中国科学院原子频标重点实验室, 湖北 武汉 430071
3 中国科学院大学, 北京 100049
利用一维光学驻波场产生的相位光栅对静磁阱中相变温度以上超冷原子气体的一阶相干性质进行研究。 理论计算了热原子的干涉图样,实验获得了相变温度以上超冷原子气体的干涉图样。通过比较理论和实验原 子气体干涉图样的对比度发现:当超冷原子气体温度非常接近相变温度时,原子气体的相干性明显好于热 原子的相干性;随着温度的升高,原子气体的相干性逐渐减弱,最终与热原子的相干性完全相同。
量子光学 一阶空间相干性 对比度 相变温度 quantum optics first-order spatial coherence contrast phase transition temperature 
量子电子学报
2016, 33(4): 456
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
基于广义Huygens-Fresnel原理和Rytov相位结构函数二次近似的方法,推导出了径向分布高斯-谢尔模(GSM)阵列光束在湍流大气中传输时的交叉谱密度函数解析表达式,并利用表征光束相干性的空间复相干度系数,详细分析了GSM阵列光束在大气湍流中传输时的空间相干性变化规律。研究结果表明:径向分布GSM阵列光束的空间相干性由子光束空间相干长度、传输距离、大气折射率结构常数及相对径向填充因子等因素共同确定;径向分布GSM阵列光束通过湍流大气时,其空间相干度在传输过程中会出现多峰值现象,但是随着传输距离增大,多峰值现象逐渐消失并趋向于高斯分布,并且随着距离增大空间相干度宽度逐渐减小,光束空间相干性变差。
空间相干度 高斯-谢尔模型 阵列光束 大气湍流 交叉谱密度函数 degree of spatial coherence Gaussian Schell-model array beams atmospheric turbulence cross-spectral density function 
红外与激光工程
2015, 44(1): 0305
董磊 *
作者单位
摘要
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
本文归纳了基于分波前干涉原理的具有代表性的干涉测量方法--杨氏双孔干涉法、逆波前杨氏干涉法和非冗余孔径阵列干涉测量法, 以及基于分振幅干涉原理的干涉测量方法--自参考干涉测量法; 介绍了各种测量方法的工作原理、实验配置; 比较了4种测量方法的优缺点, 并给出每种方法的最佳应用领域。本文结论可为根据对空间相干性测量的不同要求, 选择合适的测量方法提供初步参考。
空间相干性 杨氏干涉法 逆波前杨氏干涉法 非冗余孔径干涉法 自参考干涉法 spatial coherence Young interference method reversed-wavefront Young interference method nonredundant array interference method self-referencing interference method 
中国光学
2015, 8(6): 1020
康丽 1,2,*朱文越 1
作者单位
摘要
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气成分与光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学院大学, 北京 100039
随着超连续谱激光技术水平的发展,超连续谱激光在大气传输中的应用越来越广泛。在实际应用中,大气与超连续谱光波相互作用,导致光强衰减、光传播方向偏 折及光斑特征变化等,这些大气传输效应对超连续谱激光应用的影响是两方面的,一方面既影响了超连续谱激光的能量传输和成像效果,另一方面可以利用大气对 超连续光谱的吸收特性进行大气多成分的同时测量。因此,只有在充分研究超连续谱激光的大气传输特性基础上才可能更好地开展超连续谱激光的应用研究。 从目前超连续谱激光技术、超连续谱激光的空间相干特性、大气对超连续谱的吸收和湍流效应影响等方面介绍了超连续谱激光大气传输研究的现状,提出了应进 一步深入研究的问题,并对未来的工作予以展望。
超连续谱 大气传输 空间相干性 湍流 supercontinuum propagation in atmosphere spatial coherence turbulence 
大气与环境光学学报
2015, 10(6): 445

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