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超強激光科學卓越創新簡報

(第六十期)

2019年11月9日

上海光機所在探索光學記憶效應的本質及其應用方面取得進展

  近期,上海光机所量子光学重点实验室与加州理工学院教授汪立宏合作,揭示了光学记忆效应本质就是空间平移不变性,从微观过程描述了不同散射成分对记忆效应的贡献。相关論文发表在[Photonics Research 7, 1323 (2019)]。

  透過散射介質成像是從生物醫學到大氣光學廣泛研究的課題,而散斑自相關成像因其簡單、快速、無損等特性而備受關注。散斑自相關成像的前提是光學記憶效應,記憶效應的範圍決定了成像的視場。擴大成像視場是散斑自相關成像亟待解決的問題。

  該研究中,研究人員首先從光經過隨機相位屏和光闌傳播的對比中發現散斑平移不變性,即記憶效應實際上是高階的空間平移不變性。進而建立雙層隨機相位屏模型,推導得出記憶效應範圍更爲准確的公式,通過空間功率譜把體散射介質和隨機相位屏聯系起來,定量描述了散射系數、散射次數、介質厚度、各項異性因子對記憶效應範圍的影響,並從微觀分析了不同散射成分的記憶效應範圍。

  該項研究提供了有關記憶效應的全新物理圖像,並基于此圖像構建了新型散射介質模型,可以模擬光在散射介質中的相幹傳播,爲擴大散斑自相關成像視場提供了理論基礎,也爲透過散射介質光學成像提供了有力工具。

    原文鏈接

图1 激光经过光阑和随机相位屏的对比

图2 双层屏模型对比

图3 模拟和实验结果

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