《 Optics Express 》近期论文导读

美体   2024-10-20 23:03   浙江  

1. 基于深度优先的距离选通三维成像方法:将光学特性融入视觉学习
Depth-prior-based range-gated 3D imaging method: integration of optical property into visual learning
Authors: Jinming Gao, Xiaoquan Liu, and Zhaopeng Yang
Date: October 15, 2024
Abstract: 本文提出了一种基于深度先验的3D距离选通成像(3DRGI)方法,通过集成光学和视觉引导技术,在恶劣天气条件下提高远距离探测的准确性。该方法从距离选通成像原理中提取有效深度信号,并使用统计方法估计自适应深度间隔,同时结合深度先验引导的损失函数。实验结果显示,与现有视觉引导方法相比,该方法将均方根误差减少了12%以上,证明了其在远距离探测中的有效性。
Keywords: 3D距离选通成像,视觉引导方法,深度先验,自适应深度间隔,深度先验引导损失函数
Link: https://opg.optica.org/abstract.cfm?uri=oe-32-22-39355

2. 使用 256 × 256 微镜阵列和强化学习进行单步光束强度和轮廓优化
Single-step beam intensity and profile optimization using a 256 × 256 micromirror array and reinforcement learning
Authors: Yunhui Xie, Matthew Praeger, James A. Grant-Jacob, and Ben Mills
Date: October 15, 2024
Abstract: 本研究提出了一种用于数字微镜设备(DMD)的新型控制算法,该算法可以自适应地调节入射光束的强度和空间分布。通过将每个微镜视为独立的伯努利分布,算法使用强化学习和全卷积神经网络来优化光束强度。实验表明,误差扩散(ED)算法能够在复杂光束轮廓下实现高均匀性,验证了该方法的有效性,并显示出其在各种应用中的潜力。
Keywords: 光束的空间强度分布,数字微镜器件 (DMD),强化学习,全卷积神经网络,误差扩散 (ED) 算法
Link: https://opg.optica.org/abstract.cfm?uri=oe-32-22-39369

3. 子载波复用的简化相干PON中激光相位噪声容限研究
Investigation of laser phase noise tolerance in simplified coherent PON with subcarrier multiplexing
Authors: Runzhe Fan, Jie Li, Zepeng Gong, Fan Shi, Ming Luo, and Xiang Li
Date: October 15, 2024
Abstract: 本研究探讨了简化的光网络单元(ONU)与分布式反馈(DFB)激光器作为本地振荡器时,激光相位噪声对100 Gb/s/λ相干无源光网络(PON)系统的影响。实验结果显示,在25公里的标准单模光纤链路中,外腔激光器和DFB激光器的功率预算分别为34.2 dB和33.9 dB。研究还引入了偏振和载波相位跟踪方案、频率偏移估计及相位噪声补偿算法,优化了数字子载波复用系统的性能,确保了相干PON在复杂环境中的稳定运行。
Keywords: 激光器相位噪声,相干无源光网络,数字副载波复用信号,外腔激光器,相位噪声补偿
Link: https://opg.optica.org/abstract.cfm?uri=oe-32-22-39384

4. 以飞秒激光脉冲最大聚焦强度为目标的光栅压缩器优化
Grating compressor optimization aiming at maximum focal intensity of femtosecond laser pulses
Authors: Anton Vyatkin and Efim Khazanov
Date: October 15, 2024
Abstract: 本文优化了Treacy光栅压缩器的几何结构,旨在最大化飞秒激光脉冲的聚焦强度。研究表明,通过将光栅的凹槽密度从1200–1400/mm降低至1000/mm左右,焦点强度可以提升数十个百分点。此外,实验中采用全孔径设计的双光栅压缩器,使用138 cm光栅,在XCELS和SEL-100PW项目中分别实现了4.09 × 10^24 W/cm²和5.01 × 10^24 W/cm²的聚焦强度。该研究为高强度激光系统的优化设计提供了重要指导。
Keywords: Treacy压缩器,焦点强度,全孔径,衍射光栅,Littrow角
Link: https://opg.optica.org/abstract.cfm?uri=oe-32-22-39394

5. Al2O3中太赫兹非线性吸收活动的观察
Observation of terahertz nonlinear absorption activity in Al2O3
Authors: Zhuorui Zheng, Xin Chen, Yifei Fang, Hongyang Li, Kang Wang, Liwei Song, and Ye Tian
Date: October 15, 2024
Abstract: 本研究通过实验探讨了Al2O3晶体在太赫兹(THz)频段的非线性吸收特性,发现其可饱和吸收性能。实验显示Al2O3晶体的调制深度为27.5%,可饱和强度为6.99 µJ/cm²。这种非线性吸收现象是由于晶体中的氧空位和杂质导致自由电子进入导带,从而影响材料的吸收能力。研究表明,Al2O3晶体在锁模装置中具有广泛的应用潜力,尤其适用于生成宽带超短THz脉冲,覆盖0.1到8 THz的频谱范围。
Keywords: 太赫兹(THz),非线性吸收,Al2O3晶体,可饱和吸收,锁模装置
Link: https://opg.optica.org/abstract.cfm?uri=oe-32-22-39408

6. 通过探索连续体中的束缚态来增强铌酸锂超表面中的二次谐波产生
Enhancement of second-harmonic generation in a lithium niobate metasurface by exploring the bound states in the continuum
Authors: Weichen He and Yisen Wang
Date: October 15, 2024
Abstract: 本文提出了一种基于铌酸锂(LiNbO3)超表面的设计,通过探索连续介质中的束缚态(BIC)来显著增强二次谐波产生(SHG)效率。实验结果表明,该超表面实现了准束缚态,品质因数高达1.44×10^5,在5 kW/cm²辐射强度下,绝对SHG效率达到4.09%,归一化效率为8.19×10^−10 m²/W。该研究通过数值模拟预测制造参数,并为集成光学和片上光子学的未来应用提供了可能的优化方向。
Keywords: 铌酸锂,二次谐波产生,连续介质中的束缚态,超表面,品质因数
Link: https://opg.optica.org/abstract.cfm?uri=oe-32-22-39415

7. 介绍一种具有自聚焦特性的改进异常涡旋光束
Introduction of a modified anomalous vortex beam with self-focusing properties
Authors: Hassan Al-Ahsab, Mingjian Cheng, Yuancong Cao, Huan Zhang, Xiang Yi, Xu Yan, and Lixin Guo
Date: October 15, 2024
Abstract: 本文提出了一种改进的异常涡旋光束 (MAVB),该光束携带轨道角动量 (OAM),并展示了独特的自聚焦特性。通过全息技术生成MAVB,并结合定制相位掩模版,使得MAVB在不同的光学系统中传播时能展现出自聚焦能力。研究推导了一个解析公式来描述MAVB在近轴ABCD光学系统中的传播,其自聚焦特性受到光束阶数、量子数、光束腰、波长和修正参数等的影响。实验结果表明,该光束在大气湍流环境下表现出了良好的传播稳定性和增强的光束控制能力。
Keywords: 改进异常涡旋光束,轨道角动量,自聚焦特性,全息技术,近轴ABCD光学系统
Link: https://opg.optica.org/abstract.cfm?uri=oe-32-22-39429

8. 双折射干涉仪的消色差校正可改善傅里叶变换光谱仪和高光谱成像
Achromatic correction for birefringent interferometers that improve Fourier transform spectrometers and hyperspectral imaging
Authors: Dasol Im, Zachary M. Faitz, Feng Jin, Joo Soo Kim, Erica Magee, Priyanthi Amarasinghe, Sudhir Trivedi, and Martin T. Zanni
Date: October 15, 2024
Abstract: 本文介绍了一种新的双折射楔形设计,即威斯康星干涉仪,旨在改善傅里叶变换光谱仪和高光谱成像的性能。传统偏振干涉仪由于Babinet-Soleil补偿器等楔形设计,存在横向偏移和波长相关的光束分离,影响了成像质量。威斯康星干涉仪通过将no和ne光束共线,解决了这些问题,增强了干涉信号强度并消除了相移。此创新设计大幅提升了傅里叶变换光谱在分析、遥感和超快光谱中的应用效果。
Keywords: 光谱学,高光谱成像,偏振干涉仪,双折射楔,威斯康星干涉仪
Link: https://opg.optica.org/abstract.cfm?uri=oe-32-22-39446

9. 用于高次谐波产生的 44 fs、1 MHz、70 µJ Yb 掺杂光纤激光系统
44-fs, 1-MHz, 70-µJ Yb-doped fiber laser system for high harmonic generation
Authors: Sedigheh Malekmohamadi, Mikhail Pergament, Gabor Kulcsar, Marcus Seidel, Yizhou Liu, Marvin Edelmann, Martin Kellert, Jelto Thesinga, Christoph M. Heyl, and Franz X. Kärtner
Date: October 15, 2024
Abstract: 本文提出了一种新型的Yb掺杂光纤激光系统,通过啁啾脉冲放大(CPA)技术,以1 MHz的重复率产生44 fs的超短激光脉冲,脉冲能量高达70 µJ。该系统包含Yb掺杂非线性偏振演化锁模光纤振荡器、啁啾光纤布拉格光栅展宽器、波形整形器、级联光纤放大器以及两个压缩单元。通过使用多通多板Herriott型非线性压缩单元,该系统实现了高效的高次谐波产生,展示了在高次谐波和超快光学应用中的巨大潜力。
Keywords: 掺镱光纤激光器,啁啾脉冲放大,非线性偏振演化,高次谐波产生,啁啾光纤布拉格光栅
Link: https://opg.optica.org/abstract.cfm?uri=oe-32-22-39460

10. 飞行光全息术的超快衍射算法
Ultrafast diffraction algorithms for light-in-flight holography
Authors: David Blinder and Takashi Kakue
Date: October 15, 2024
Abstract: 本研究开发了一种用于飞行光全息术(LIF)的超快数值衍射算法,该技术能够以飞秒级时间分辨率捕捉光脉冲的传播过程。通过分析模型,研究者准确地解释了LIF全息图的形成机制,考虑了不同光学设置和信号的时间相干性。相比于传统的参考技术,本文提出的超快衍射算法速度提升了10,000倍以上,极大地提高了成像效率和准确性,并扩展了对3D样本建模的能力,为超快成像领域带来了新的应用前景。
Keywords: 数字飞行光全息术,超快成像,数值衍射算法,时间相干性,3D物体
Link: https://opg.optica.org/abstract.cfm?uri=oe-32-22-39469

11. 双锥点火方案纳秒激光时空调制方法
Spatial-temporal modulation method of nanosecond laser for the double-cone ignition scheme
Authors: Yujia Zhang, Wei Fan, Xinghua Lu, Jiangfeng Wang, Xiaochao Wang, Yanli Zhang, Xiuqing Jiang, Bingyan Wang, Fuyuan Wu, and Weimin Wang
Date: October 15, 2024
Abstract: 本研究提出了一种适用于高功率激光驱动的纳秒激光时空调制方法,用于双锥点火(DCI)方案,旨在增强脉冲稳定性并提高激光与目标之间的耦合效率。该方法重新分配了所有子光束的时间-功率曲线,从而降低了波形对比度,利用较少的子光束生成低功率脚脉冲和高功率驱动脉冲。此方法显著提升了脉冲稳定性,并通过可变焦斑控制减轻了跨光束能量转移(CBET)现象,进一步增强了功率平衡控制。
Keywords: 脉冲稳定性,直接驱动点火,激光等离子体不稳定性,激光-目标耦合效率,交叉光束能量转移(CBET)
Link: https://opg.optica.org/abstract.cfm?uri=oe-32-22-39483

12. 通过 DSCM 系统中的双导频音实现色散感知 Tx 和 LO 激光相位噪声独立估计
Chromatic dispersion-aware Tx and LO laser phase noise independent estimation enabled by dual pilot tones in DSCM systems
Authors: Yuchen Zhang, Tao Yang, Jialin You, Yongben Wang, Shuai Wei, and Xue Chen
Date: October 15, 2024
Abstract: 本研究探讨了高调制格式(如64QAM)在分布式反馈激光器(DFB)中因均衡增强相位噪声(EEPN)导致性能下降的问题,尤其在骨干网中。研究提出了一种基于双导频音的色散感知发射机(Tx)和本振激光器(LO)相位噪声估计算法,通过该方法在5 MHz线宽下,实现了1000/800 km传输的SNR提升。该方法为数字副载波复用(DSCM)系统提供了有效的EEPN缓解方案,并显著改善了系统的性能表现。
Keywords: 64QAM,EEPN,DSCM,DFB 激光器,SNR
Link: https://opg.optica.org/abstract.cfm?uri=oe-32-22-39497

13. 28 × 28 β-Ga2O3 阵列中的二合一功能:光电检测和神经形态视觉之间的偏置电压切换
Two-in-one functionality in a 28 × 28 β-Ga2O3 array: bias-voltage switching between photodetection and neuromorphic vision
Authors: Xiang Wang, Lingfei Li, Haoxuan Peng, Yingxu Wang, Lingyun Zhang, Yan Gu, Xiaobo She, Maolin Zhang, Yufeng Guo, and Yu Liu
Date: October 15, 2024
Abstract: 本研究展示了基于28 × 28 β-Ga2O3阵列的二合一平台,可通过偏置电压在光电探测器和神经形态视觉传感器模式之间进行切换。该器件在低电压下展现出常规光电导性,而在高电压下展现出持久光电导性,主要得益于Ga2O3中深能级氧空位的载流子捕获特性。该平台可实现高质量的光电成像、图像传感及神经形态视觉预处理,展示了Ga2O3光电器件在集成传感与计算应用中的潜力。
Keywords: 光电探测器,神经形态视觉传感器,β-Ga2O3阵列,持久光电导,光电成像
Link: https://opg.optica.org/abstract.cfm?uri=oe-32-22-39515

14. 全光多波长通道 ReLU 激活函数
All-optical multi-wavelength-channel ReLU activation function
Authors: Mohammad Mehdi Dehghani, Khashayar Mehrany, and Mohammad Memarian
Date: October 14, 2024
Abstract: 本研究提出了一种全光学多波长通道的整流线性单元 (ReLU) 激活函数,利用 χ(2) 非线性在100多个波长通道上运行,以解决光学神经网络(ONN)中的非线性激活问题。该设计将非线性激活函数集成到单一物理设备中,大大减少了ONN的体积和复杂度,同时支持多层虚拟神经元的构建。研究中的16通道ReLU函数在多类分类任务中达到了98.05%的验证准确率,展示了光学神经网络的有效性和未来应用前景。
Keywords: 光学神经网络,全光学激活函数,整流线性单元,χ(2)非线性,多类分类
Link: https://opg.optica.org/abstract.cfm?uri=oe-32-22-39160

15. 采用级联 SSB-SC 调制的光子浮点乘法
Photonic floating point multiplication using cascaded SSB-SC modulation
Authors: Aneesh Sobhanan, Alireza Fardoost, Dhruvkumar Desai, Fatemeh Ghaedi Vanani, Zheyuan Zhu, Shuo S. Pang, and Guifang Li
Date: October 14, 2024
Abstract: 本文提出了一种采用射频(RF)子载波和级联单边带抑制载波(SSB-SC)调制技术进行浮点乘法的新方法。通过幅度编码有效数字、频率编码指数,实验验证了该方法的有效性。研究实现了8 GHz至18 GHz子载波频率下的标量浮点乘法,误差范围为1%到10%以下。该方法在大型矩阵向量乘法中表现出了极高的能效优势,展示了其在未来光子加速器中的应用潜力。
Keywords: 浮点乘法,RF子载波,SSB-SC调制,标量乘法,能量效率
Link: https://opg.optica.org/abstract.cfm?uri=oe-32-22-39177

16. 使用广义运动模型进行连续采集的 X 射线图像重建
X-ray image reconstruction for continuous acquisitions with a generalized motion model
Authors: Ben Huyge, Jens Renders, Joaquim G. Sanctorum, Jan De Beenhouwer, and Jan Sijbers
Date: October 14, 2024
Abstract: 本文提出了一种基于广义运动模型的X射线图像重建技术,能够有效解决连续采集中由旋转、平移等运动导致的模糊问题。实验表明,新方法显著减少了运动伪影,同时提高了扫描速度和图像质量。相比传统的重建技术,该方法能够在不降低图像质量的前提下,优化空间分辨率,并扩展了X射线成像的应用场景,特别是在医学和工业检测领域具有广泛的应用前景。
Keywords: 连续X射线成像,运动模糊,空间分辨率,旋转平移运动,重建技术
Link: https://opg.optica.org/abstract.cfm?uri=oe-32-22-39192

17. 无掩模光刻投影畸变超像素精度校正方法
Ultra-pixel precision correction method for maskless lithography projection distortion
Authors: Long Huang, Yu-Qing Liu, Shaoqing Zhao, Yuxuan Cong, Dechun Zhou, Liu Zhang, Yongjun Dong, and Hua Liu
Date: October 14, 2024
Abstract: 本研究提出了一种针对投影光刻系统中畸变问题的超像素精度校正方法,通过拟合投影图案与校准图案的位置误差来克服像素尺寸限制。该方法有效降低了光刻过程中投影像素的误差,将位置误差减少至约1 µm,显著提高了制备区带板的精度。研究展示了该校正方法的简单性、适应性和高效性,使其在未来高精度光刻应用中具有广泛的潜力。
Keywords: 畸变校正,投影光刻,超像素精度,校准图案,量化误差
Link: https://opg.optica.org/abstract.cfm?uri=oe-32-22-39208

18. 双层宽带编码光谱仪:增强编码器基础正交性和光谱检测精度
Dual-layer broadband encoding spectrometer: enhanced encoder basis orthogonality and spectral detection accuracy
Authors: Ding Zhao, Hanxiao Shao, Yuxuan Zheng, Yun Xu, and Jie Bao
Date: October 14, 2024
Abstract: 本文提出了一种双层宽带编码光谱仪,通过增强编码器的基正交性提高光谱检测的精度。双层结构由垂直堆叠的量子点编码器和TiO2/SiO2编码器组成,使用混合高斯基来增强光谱特征提取。仿真实验表明,该设计在基正交性方面具有显著改进,实验也证实了其在光谱检测精度上的物理可行性。这一结构为未来微型光谱仪的发展提供了新的解决方案。
Keywords: 光谱仪小型化,宽带编码光谱仪,光谱特征提取,基正交性,双层宽带编码器
Link: https://opg.optica.org/abstract.cfm?uri=oe-32-22-39222

19. 通过组合对称性增强的光子模态分析的高效有限元建模
Efficient finite element modeling of photonic modal analysis augmented by combined symmetry
Authors: Jingwei Wang, Lida Liu, Yuhao Jing, Zhongfei Xiong, and Yuntian Chen
Date: October 14, 2024
Abstract: 本文提出了一种结合对称操作的有限元法,用于增强光子模态分析的计算效率。通过对点群和伪厄米系统中的对称运算,该方法实现了比标准有限元法快23倍的计算速度,特别是在空芯光纤的模态分析中表现显著。该方法提供了对复杂波导结构的高效处理,并将边界约束条件融入到计算中,优化了模态分析的分类和计算过程,展示了其在复杂光子系统中的应用潜力。
Keywords: 有限元法,模态分析,对称操作,边界约束条件,计算效率
Link: https://opg.optica.org/abstract.cfm?uri=oe-32-22-39245

20. 飞秒激光制造的布拉格光栅中的偏移增强慢光
Offset-enhanced slow light in femtosecond laser-fabricated Bragg gratings
Authors: Qingtao Chen, Jean-Sébastien Boisvert, Foroogh Jafari, Mohammad S. Sharawi, Sébastien Loranger, and Raman Kashyap
Date: October 14, 2024
Abstract: 本文研究了一种新型波导二阶线布拉格光栅(WLBG),该光栅采用飞秒激光在玻璃中制造,通过引入写入偏移增强了慢光效应。在10 µm偏移量下,WLBG实现了最大群延迟35 ps和1.54的减速因子。该研究展示了WLBG在紧凑型光子集成设备中的潜力,特别是在微流体设备和智能玻璃窗中的应用,有望用于增强光-液相互作用和环境监测等领域。
Keywords: WLBG,SLPWG,慢光效应,群延迟,传播损耗
Link: https://opg.optica.org/abstract.cfm?uri=oe-32-22-39257

21. 用于测量各向同性 BSSRDF 反射和透射部分的成像装置
Imaging device to measure the reflective and transmissive part of isotropic BSSRDF
Authors: Morgane Gerardin, Mathias Paulin, and Romain Pacanowski
Date: October 14, 2024
Abstract: 双向散射表面反射分布函数(BSSRDF)对表征半透明材料至关重要,但现有测量设备往往过于复杂,并只考虑反射部分。本研究开发了一种成像装置,能够同时测量光谱BSSRDF的反射和透射部分,且通过不确定性分析将相对测量误差控制在约10%以内。对两个半透明样品的测量结果与其他计量测量进行了比较,验证了该装置的有效性。
Keywords: BSSRDF,半透明材料,测量设施,反射,透射
Link: https://opg.optica.org/abstract.cfm?uri=oe-32-22-39267

22. 表征近平顶高斯光束通过软边光阑的整形、传输和放大
Characterizing the shaping, transmission, and amplification of near flat-top Gaussian beams through soft-edged apertures
Authors: Jiachao Zhang, Zhenxu Bai, Hao Zheng, Chen Zhao, Yu Ding, Zhiwei Lu, and Yulei Wang
Date: October 14, 2024
Abstract: 本研究利用柯林斯衍射方程模拟了近平顶高斯光束在自由空间传输和放大过程中的行为,并探讨了其在软边光阑下的变化。实验结果表明,传统激光二极管侧泵放大器在该过程中会产生二次峰值,影响能量的均匀性。通过实验,研究确定了最佳的整形参数,最终光束能量达到219.5 mJ,且能量均匀性大大提高,凸显了其在高功率激光系统中的应用潜力。
Keywords: 近平顶高斯光束,空间传输,放大,柯林斯衍射方程,能量均匀性
Link: https://opg.optica.org/abstract.cfm?uri=oe-32-22-39293

23. 解决 m 平面 GaN 双阱太赫兹量子级联激光器中的展宽挑战
Addressing broadening challenges in m-plane GaN two-well terahertz quantum cascade laser
Authors: Shiran Levy, Nathalie Lander Gower, Silvia Piperno, and Asaf Albo
Date: October 14, 2024
Abstract: 本文研究了m平面GaN太赫兹量子级联激光器(THz QCL)中谱线展宽的问题,发现强耦合的纵向光学声子是导致谱线展宽的关键因素。通过非平衡格林函数(NEGF)量化了增益,结果显示,尽管谱线展宽显著,但增益随着掺杂密度的增加而增强。研究结果表明,该激光器有望在室温下发射高达7.2 THz的激光,进一步优化可提高其在高温应用中的性能。
Keywords: 线宽化,m面GaN,太赫兹量子级联激光器,纵向光学声子耦合,非平衡格林函数
Link: https://opg.optica.org/abstract.cfm?uri=oe-32-22-39306

24. 等离子体装置——微型等离子体混合接收器
Plasmonic devices – tiny plasmonic hybrid receivers
Authors: Michael Baumann, Yuriy Fedoryshyn, Stefan M. Koepfli, Jasmin Smajic, and Juerg Leuthold
Date: October 14, 2024
Abstract: 等离子体混合物被提出作为光子光学混合物的替代方案,具有紧凑的体积和优异的性能。在实验中,制造的等离子体混合器的占地面积为1 µm²,过量损耗为3.3 dB,同时表现出优异的宽带性能。这些研究结果展示了等离子体设备在未来电子和光子集成中的潜力,特别是在开发复杂紧凑的设备方面具有重要意义。
Keywords: 等离子体混合物,相干接收,过量损耗,紧凑尺寸,制造平台
Link: https://opg.optica.org/abstract.cfm?uri=oe-32-22-39318

25. 双光束泵浦准参量放大研究
Investigation of two-beam-pumped quasi-parametric amplification
Authors: Wentao Zhu, Zhang Yanfang, Jing Wang, Jingui Ma, Peng Yuan, Dongfang Zhang, Heyuan Zhu, and Liejia Qian
Date: October 14, 2024
Abstract: 多光束泵浦的光参量放大(OPA)面临转换效率低的问题,主要由于参量衍射和多闲散光的通道间串扰。本文介绍了多光束泵浦准参量放大(QPA),作为OPA的替代方案。研究表明,强闲散光耗散可以显著降低通道间串扰和参量衍射,进一步提高飞秒激光脉冲放大的效率,为高效飞秒激光系统的实现提供了新思路。
Keywords: 多光束泵浦 OPA,多光束泵浦 QPA,参量衍射,通道间串扰,闲频耗散
Link: https://opg.optica.org/abstract.cfm?uri=oe-32-22-39329


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