Author Affiliations
Abstract
1 College of Optical and Electronic Technology, China Jiliang University, Hangzhou 310018, China
2 Key Laboratory of Medical Electronics and Digital Health of Zhejiang Province, Jiaxing University, Jiaxing 314001, China
A simple quasi-distributed fiber sensing interrogation system based on random speckles is proposed for weak fiber Bragg gratings (WFBGs) in this work. Without using tunable lasers or spectrometers, a piece of multimode fiber is applied to interrogate the WFBGs relying on the wavelength sensitivity of speckles. Instead of the CCD sensor, an InGaAs quadrant detector serves as the receiver to capture the fast-changing speckle patterns. A supervised deep learning algorithm of the multilayer perceptron architecture is implemented to process speckle data and to interrogate temperature changes or dynamic strains. The proposed demodulation system is experimentally demonstrated for WFBGs with 0.1% reflectivity. The experimental results demonstrate that the new system is capable of measuring temperature change with an accuracy of 1°C and achieving dynamic frequency of 100 Hz. This speckle-based interrogation system paves a new way for distributed WFBGs sensing with a simple design.
weak fiber Bragg gratings random speckles deep learning time-division-multiplexing Chinese Optics Letters
2023, 21(12): 121601
Author Affiliations
Abstract
1 Saratov State University, Saratov, Russia
2 Laboratories of Biophotonics and Laser Molecular, Imaging and Machine Learning, National Research Tomsk State University, Tomsk, Russia
3 Saratov State Medical University, Saratov, Russia
4 Institute of Precision Mechanics and Control, Russian Academy of Sciences, Russia
5 A.N. Bach Institute of Biochemistry, Research Center of Biotechnology of the Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia
The influence of ischemia–reperfusion (I/R) action on pancreatic blood flow (PBF) and the development of acute pancreatitis (AP) in laboratory rats is evaluated in vivo by using the laser speckle contrast imaging (LSCI). Additionally, the optical properties in norm and under condition of AP in rats were assessed using a modified integrating sphere spectrometer and inverse Monte Carlo (IMC) software. The results of the experimental study of microcirculation of the pancreas in 82 rats in the ischemic model are presented. The data obtained confirm the fact that local ischemia and changes in the blood flow velocity of the main vessels cause and provoke acute pancreatitis.
Laser speckles contrast of speckle images adaptive algorithm microcirculation blood flow acute pancreatitis pancreas rats optical properties integrating sphere spectroscopy. Journal of Innovative Optical Health Sciences
2022, 15(1): 2242002
为分析粗糙表面参数对激光散斑统计特性的影响规律,需研究激光散斑与目标材料间的映射关系。通过计算机模拟了具有不同均方根粗糙度、相关长度、偏度、峰度特性组合的随机粗糙表面,并基于激光散斑场的理论模型对由这些随机表面生成的激光散斑图案进行了分析与处理。结果表明,各项表面特征参数均会对激光散斑场统计特性产生影响,且不同表面参数组合下形成的激光散斑场表现出了极大的特异性。因此,所研究的激光散斑统计特征或可作为区分材料表面的有效信息在未来加以利用。
统计光学 激光散斑 粗糙表面 计算机仿真 材料识别 光学学报
2021, 41(11): 1103001
向洪刚 1,2,3王睿 1,2,3,*奚加超 1,2,3侯孝成 1,2,3刘利纯 1,2,3
1 国防科技大学前沿交叉学科学院, 湖南 长沙 410073
2 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 湖南 长沙 410073
3 高能激光技术湖南省重点实验室, 湖南 长沙 410073
在分析单个衰减片、一对类V字型排列的衰减片、一对平行型排列的衰减片光斑分裂特征的基础上,给出N个衰减片使用时,光斑能量分裂、分裂光斑各级中心间距及重叠部分的表征方法。探寻出2种有效的解决方案,并给出详细的设计方法、使用方法。研究结果表明:存在最优入射角,可使各级杂斑间距最大,对于折射率为1.4~1.7的常用的衰减片介质材料,最优入射角为48°~50°;充分利用类V字型、平行型组合衰减片的光路传输特点,合理摆放衰减片、科学使用光阑,可有效去除各级杂斑,获得理想的单一主光斑。
几何光学 激光功率衰减 杂光表征 衰减片排列 抑制方法
南京航空航天大学党政办公室, 江苏 南京 210016
基于记忆效应的散斑解卷积法是近几年提出的一种可以实现透过散射介质层成像的方法。可用于散斑解卷积法的算法有很多,但具体的对比分析工作却鲜有报道。设计并搭建了基于记忆效应的透过散射层成像的光学系统,对探测到的散斑进行解卷积计算,并重建出对象图像。在重建过程中,分别使用互相关解卷积算法、维纳滤波算法、正则化解卷积算法以及Lucy-Richardson算法进行解卷积计算。对不同算法重建的图像进行了多个图像质量评价指标的计算。综合图像质量和计算时间,发现互相关解卷积算法在透过散射层成像的应用中具有最大优势,并从原理上进行了简要的解释。
成像系统 解卷积 散斑 透过散射介质层成像 算法 激光与光电子学进展
2020, 57(22): 221104
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室, 吉林 长春130033
通过对由纳米磁流体运动引起的双扫描激光散斑干涉光场及其变化做拉盖尔-高斯滤波下的傅里叶变换, 获得动态散斑干涉图对应的光学涡旋分布及变化特征。分析认为, 光学涡旋分布及变化对应着由纳米磁微粒及其团族的运动所引起的动态散斑变化。当纳米磁微粒聚集到分散的过程中, 动态激光散斑光场的奇异场分布发生相应变化, 说明了磁流体运动过程对应涡旋密度有先大后小, 再由小变大的两个变化; 并且光学涡旋密度高, 对应较小颗粒的散斑场, 磁流体处于稳态的状况; 光学涡旋密度低, 对应较大颗粒的散斑场, 对应着磁流体激烈的运动。研究结果体现了奇异场分布变化和纳米磁流体动后趋稳的过程存在对应关系。
光学涡旋 散斑干涉 奇异场 奇异场分布 optical vortex speckles in an interference fringe singularity field singularity distribution
河南城建学院计算机科学与工程学院, 河南 平顶山 467036
现有的鬼成像系统中都使用固定尺度的散斑进行成像,而目前的仪器可以实现多尺度散斑鬼成像。 针对采用多尺度散斑的压缩感知鬼成像系统,采用计算机仿真模拟的方法,利用具有四个分辨率 尺度的图像作为原始图像,对多种不同尺度散斑且不同比重情况下的恢复图像进行了研究分析。结果表 明采用多尺度散斑的压缩感知鬼成像系统可以得到更加靠近真实值的图像,且在小散斑尺寸占据大比重的 情况下,获取图像的分辨率不会受到干扰。
图像处理 多尺度散斑 鬼成像 压缩感知 image processing multi-scale speckles ghost imaging compressed sensing
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
在冲击波过程中，利用成像型速度干涉仪探测样品自由面的速度时，散斑的叠加使得干涉曲线被严重干扰，影响了速度信息的精密提取。在理论上从光路的角度分析了系统中可能造成散斑的两种因素: 靶面粗糙度和多模光纤。在实验上设计了三种照明方式分别对这两种因素进行验证。离线实验的结果表明，多模光纤的引入对散斑的产生起了主要的作用，这对抑制乃至遏制散斑的产生具有很好的指导性意义。
成像型速度干涉仪 散斑 靶面粗糙度 多模光纤 imaging velocity interferometer system for any ref speckles roughness of the plat of target multimode fiber 强激光与粒子束
2014, 26(9): 092003
1 中国工程物理研究院 高能激光科学与技术重点实验室， 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 应用电子学研究所， 四川 绵阳 621900
激光束近场光强分布是影响激光束特性的重要参数之一，为了使目前激光束近场光强分布的评价更加合理和科学化，对CCD直接测量法和漫反射屏测量法两种测量方法进行了研究，并分析了材料不同的漫反射屏对测量结果的影响。研究结果表明，漫反射屏材料的不同对测量结果有较大影响，并且漫反射屏测量法存在的散斑对测量结果影响也较大。两种测量方法比较表明CCD直接测量法测得结果更加客观，与真实值更加接近。
近场 光强分布 测试 漫反射 散斑 near field intension distributing measurement diffuse reflection speckles 强激光与粒子束
2014, 26(9): 091003
广东海洋大学 理学院物理与光电科学系，广东 湛江 524088
以散射、干涉及衍射为依据，对动态散斑及多普勒效应成因进行了分析，研究两种物理效应的理论基础及相互关系，用实验方法说明散射及动态散斑间的内在联系，进一步通过分析物体表面散射元数目对两种物理效应的约束能力来佐证两种物理效应的关联性。通过分析得出，在激光多普勒条件下，两种物理效应在本质上具有一致性，多谱勒效应能造成散射光强度振荡，这种强度振荡与动态散斑场的强度起伏密切相关。
动态散斑 多普勒效应 沸腾散斑 衍射 干涉 散射 dynamic speckles Doppler effect boiling speckles diffraction interference scattering
