科学网 › 标签 › Highlight文章

标签: Highlight文章

相关帖子	版块	作者	回复/查看	最后发表

没有相关内容

相关日志

《光学学报》2017年第10期Highlight文章：突破限制，实现“双...: Chineselaser 2017-11-13 13:20; 突破限制，实现“双高”偏振成像干涉光谱成像技术是结合光谱处理技术和成像技术的多维信息获取处理技术，它可以获得二维空间信息及一维光谱信息，得到目标的三维数据立方体，且具有高通量和多通道的优点。干涉型偏振成像技术在干涉光谱成像技术的基础上，能够获得目标的第四维偏振信息，可以更好地对目标进行识别鉴定，该技术在天文物理研究、地球资源普查和生物医学等领域具有巨大的发展潜力。但是，常规的干涉型偏振成像技术在获取目标偏振信息的同时通常损失光谱成像的空间分辨率或光谱分辨率，因此，研究一种高空间分辨率、高光谱分辨率的偏振光谱成像技术具有重要意义。为此，南京理工大学李建欣博士课题组提出基于双通道剪切干涉方法，在实现偏振成像的同时，获得4倍于偏振图像分辨率的光谱图像，大幅提高光谱成像的空间分辨率，为突破光谱偏振成像技术的空间分辨率限制提供数据参考。同时系统的双通道优势将进一步拓展光谱偏振成像仪的应用领域，提高系统在各领域的应用能力。具体研究成果发表在光学学报第十期。在实验中，通过在干涉成像光路中加入双矩形干涉器实现双通道剪切干涉，其中一个通道进行光谱成像，另一个通道通过在探测器靶面前加入微偏振阵列实现偏振成像。实验通过推扫获取目标的干涉图像，光谱成像通道复原获得目标在可见光谱段范围内的20个波段光谱图像，光谱分辨率20nm，图像分辨率950×950像素。偏振成像通道分别在20个波段处提取该波段的3个Stokes分量(S0、S1、S2)图像，图像分辨率为370×370像素。结果表明，该高光谱偏振成像技术可以在进行偏振成像时同步进行高分辨率光谱成像测量。如图1，目标光线经过前置光学系统后准直为平行光进入双通道剪切干涉系统，由分束镜BS1分为两路后分别传播，最后由分束镜BS2出射形成两组横向剪切光束。光线在双通道剪切器中的传播路径形成两个矩形，所以该结构被命名为双矩形横向剪切分束器。通道1用于干涉光谱成像，通道2用于偏振成像，偏振成像通道在探测器靶面前放置微偏振阵列(Micro-polarization Array, MPA)作为偏振调制器获取偏振信息，每个偏振调制单元包括四个偏振方向不同的线偏振子单元，同时每个子单元对应探测器靶面的一个像素。探测器获得的偏振调制图像包含探测目标的四个方向线偏振信息，通过偏振解调，获得目标的偏振图像。实验系统对由红、绿、蓝三色色块以及两副线偏振3D眼镜构成的场景进行光谱偏振探测实验，图2所示为实验中通道1所获得目标3个波段处的光谱图像，以及通道2所获得目标在3个波段处的3个Stokes分量(S0、S1、S2)图像。可以看出，通道1获得的光谱图像具有高的清晰度，系统在获取目标偏振信息的同时提高了光谱成像的空间分辨率。研究人员表示，后续将利用系统的双通道特点，继续丰富仪器功能，提高仪器的应用能力。如两个通道可以分别作为不同谱段探测使用，一路用于接收可见光波段的信息，另一路用于接收红外波段的信息；两个通道也可以用来进行视场分割，从而扩大系统视场；还可以分别获取相同目标不同视角图像，完成立体成像探测。论文信息：刘成淼,李建欣,朱日宏,崔向群. 基于双通道剪切干涉的高光谱偏振成像方法 .光学学报,2017,37(10):1011002.; 2729 次阅读|0 个评论

Highlight文章：“擦去”照片上的雾霾——偏振光学成像去雾: Chineselaser 2017-6-12 16:00; “擦去”照片上的雾霾——偏振光学成像去雾随着污染的日益严重，雾霾现象越来越普遍，在雾霾天气影响下，光学成像系统的能见度和所采集图像对比度均大幅度降低。如何恢复和提高雾霾气象条件下的光学成像质量，即去雾技术，逐渐成为了一个研究热点。目前，去雾技术主要分为两大类:１)图像处理去雾技术，通过对光学系统采集的图像进行增强或复原操作，提高图像的质量；２)光学去雾技术，通过对光学成像系统的改造和成像算法的优化，减小雾霾对成像质量的影响。基本原理其中，光学去雾技术通过对光学成像系统进行改造，采集多幅含有不同光学特征的同一场景图像，从多幅图像中获取目标反射光信息和大气光信息并将其分离，进而通过算法融合出一幅复原后的去雾图像。由于雾霾等散射颗粒散射太阳光形成的大气光都具有部分偏振特性，因此，偏振光学成像去雾（效果如图1）适用于各种场景的各类雾霾天气，应用范围广泛，成为研究热点之一。 (a) 雾霾图像 (b) 去雾效果图图1 偏振去雾效果偏振光学成像去雾技术主要分为被动偏振光学成像去雾技术和主动偏振光学成像去雾技术。被动偏振光学成像去雾技术主要基于雾霾气象状况下的大气物理退化模型（如图2所示），从采集的多幅不同偏振方向的图像中精确估算大气光强和无穷远处大气光强两个关键参数，反演退化过程，获得退化前的场景清晰图像。对于雾霾气象环境而言，一般采用被动偏振光学成像去雾技术。图2 大气物理退化模型示意图（场景目标反射光强(L)经过雾霾区域，会受到雾霾颗粒的强散射和吸收作用，到达探测器的直接透射光强(D)随传输距离呈指数衰减）主动偏振光学成像去雾技术不考虑大气物理退化模型，根据主动光在散射介质中的偏振传输特性进行清晰成像。例如水下环境，其衰减系数要远远高于雾霾环境且环境光照较弱，在这种情况下，采取主动成像方案就成为了比较常规的选择。偏振光学成像去雾技术经过了二十多年的发展，理论上已经较为成熟，实验上得到了良好的去雾效果，环境适应性和算法可靠性也都得到了证明： 1、所有的雾霾天气条件，都满足Mie氏散射条件，这意味着偏振光学成像去雾技术的适用范围广； 2、偏振光学成像去雾技术从偏振光物理模型出发，保证了目标和场景信息的真实性和保真度，具有良好的去雾成像效果； 3、与图像处理去雾技术不同，偏振光学成像去雾技术不需要通过像素间灰度值的关系判断目标和噪声，因此，浓雾霾天气条件下的去雾效果更有优势； 4、算法相对简单，实时性好。偏振光学成像去雾技术一直以来都是以应用为目标的，实用化将是其主要的发展趋势。偏振光学成像去雾技术想要实现实用化，除了对偏振去雾算法进行优化，最大的挑战来自于偏振成像系统的硬件配套，将偏振去雾算法与偏振光学成像系统的有效结合是偏振光学成像去雾技术得以实用化的关键。与强度型光学相机接收光强度信息一样，目标反射光偏振信息的获取需要由偏振光学成像系统来完成。研究进展 2001年，美国哥伦比亚大学的Schechner等提出了偏振光学成像去雾技术，首次将光波的大气物理退化模型引入偏振去雾处理中，获得了高质量的去雾图像。 2011年，厦门大学的张晓玲团队在偏振差分成像去雾技术的基础上，结合了图像处理去雾技术，得到了较好的去雾效果。该技术也被证明了可以很好地应用于水下去散射成像应用领域。 2015年，长春理工的段锦团队将基于Stokes矢量（即一种用光的强度信息描述偏振特性的探测方法）的偏振成像去雾技术与基于偏振差分的偏振成像去雾技术进行了对比，发现前者在去雾图像对比度复原方面更好，且对于彩色图像偏振去雾而言，能见度可提升70%以上。近几年，中科院西安光机所研究团队在实用化方面开展了深入的研究工作，研制出了小型化的全偏振态同时探测实时彩色偏振相机，并开展了实时偏振去雾的相关研究工作。图3所示为偏振相机及拍摄输出的偏振图像。图3 偏振相机及拍摄输出的偏振图像总之，偏振光学成像去雾技术具有独特的优势，但同时在实用性上也面临着巨大的挑战，还有很多关键问题亟待解决。相信在不久的将来，偏振光学成像去雾技术会走入人们日常生活，为人们生活带来极大的便利。文章信息：梁健，巨海娟，张文飞，任立勇，屈恩世，偏振光学成像去雾技术综述，DOI: 10.3788/aos201737.0400001。; 8985 次阅读|0 个评论

制备非经典光的经典之作：对应于铯原子D1 线正交压缩真空态光场: Chineselaser 2017-6-9 11:24; 《光学学报》2017年第5期Highlight文章：制备非经典光的经典之作 —— 对应于铯原子D1 线正交压缩真空态光场的制备光与原子相互作用，是量子光学中一个重要的内容。光场通常分为经典和非经典两类。其中，热光是典型的经典光，而具有纠缠、光子反聚束、亚泊松分布、正交分量压缩以及Wigner函数出现负值等非经典特性的光被称为非经典光。而碱金属原子吸收线的非经典光在许多领域有着重要的应用，如量子存储、光与原子相互作用、原子系综之间的纠缠、光谱测量及量子信息网络等。目前主要有两种方法产生对应于碱金属原子吸收线的非经典光，一种是通过基于原子系综的四波混频过程；另一种是通过基于晶体非线性效应的参量过程。近年来，由于非线性晶体和镀膜技术的发展，以及高量子效率探测器的出现，使得通过参量下转换产生压缩光的压缩度得到了很大提高，推动了光学参量制备非经典光的进程。目前利用参量下转换产生对应于碱金属原子吸收线非经典光的实验研究主要集中在铯原子D2 线和铷原子D1 线，而对应于铯原子D1线非经典光的研究尚未有报导。铯原子D1 线有其独特优点：它的超精细分裂能级结构简单且间距较大，同时其波长对应于InAs 量子点激子发射的频率区域，为基于原子和固态系统的相干界面的发展提供可能。因此制备对应于铯原子D1 线的非经典光场在固态量子信息网络发展中有重要应用前景。近日，山西大学张俊香教授课题组提出利用光学参量过程制备了连续调谐于铯原子D1线的正交压缩光，为压缩光与原子的耦合奠定基础。具体研究成果发表在光学学报第五期。实验采用连续单频钛宝石激光器作为光源，通过倍频过程产生447.3 nm 蓝光（如图1）并用来泵浦由PPKTP晶体和两镜驻波腔构建的连续准相位匹配OPO 进行参量振荡过程从而获得对应于铯原子D1 线的正交压缩真空态光场。参量振荡阈值为39 mW，调节泵浦光功率为30 mW 并搜索OPO 腔长使得泵浦光共振，利用平衡零拍探测装置测量输出的压缩光，最终在分析频率为0.5 MHz 处测得2.8 dB 正交压缩（如图2）。考虑到76.1% 的探测效率，实际输出光场的压缩度为4.4 dB。通过调谐激光器，逐级调谐倍频腔、OPO腔以及平衡零拍系统，实现压缩光的可调谐特性。图1 倍频产生蓝光光斑（如图1所示，利用外腔倍频制备的447.3nm蓝光的光斑是很好的高斯光束，因此在注入OPO时可以获得较高的模式匹配效率。）图2 测得894.6 nm 正交压缩真空光噪声谱（其中(a)为散粒噪声基准(SNL)，(b)为扫描本底光与压缩光相位测得噪声谱，(c)为反压缩，(d)为压缩，可以看出来大约测得了2.8 dB的压缩）研究人员表示后续将选用半整体结构OPO、高量子效率的平衡零拍探测器、锁定测量真空压缩时OPO腔长以及平衡零拍探测两束光的位相等方法获得更高压缩度的非经典光，并对压缩光进行调谐，为进一步开展量子信息网络的实验研究提供光源。论文信息：张岩,刘晋宏,马荣,王丹,韩宇宏,张俊香. 对应于铯原子D1 线正交压缩真空态光场的制备 .光学学报,2017,37(5):0519001. 作者课题组合影：前排左四为张俊香教授，后排左一为张岩博士。; 3542 次阅读|0 个评论

更多...

帐号		自动登录	找回密码
密码			注册

关闭 安全验证

标签: Highlight文章

相关帖子

相关日志

关闭安全验证