光可以在多个自由度(例如空间,时间,波长,振幅,相位和极化)中并行处理和处理信息。因此,在过去的几十年中,它一直是信息观察,传输和汇编的重要工具。光学技术是必不可少的,从跟踪天文学的恒星轨迹到观察生物医学细胞的微观结构。但是,如果光在散射环境中传播,例如无序的材料,生物组织和多模纤维(MMFS),则折射率的不均匀分布将为携带的信息增加随机扭曲。1 - 3这种现象显着恶化了传统光学技术的性能。生物医学尤其受到影响。高分辨率成像和高精度激光疗法通常依赖弹道光子或quasiballistic光子4 - 6
摘要。由于介质不均匀性而导致的波(例如光)的散射在物理学中普遍存在,并且被认为对许多应用有害。波前整形技术是一种强大的工具,可以消除散射并通过非均匀介质聚焦光,这对于光学成像、通信、治疗等至关重要。基于散射矩阵 (SM) 的波前整形在处理线性区域中的动态过程中非常有用。然而,在非线性介质中控制光的这种方法的实现仍然是一个挑战,至今尚未被探索。我们报告了一种确定具有二阶非线性的非线性散射介质的 SM 的方法。我们通过实验证明了其在波前控制中的可行性,并通过强散射二次介质实现了非线性信号的聚焦。此外,我们表明该 SM 的统计特性仍然遵循随机矩阵理论。非线性散射介质的散射矩阵方法为非线性信号恢复、非线性成像、微观物体跟踪和复杂环境量子信息处理开辟了道路。
摘要。散射现象会影响光从自由空间到生物组织在任何介质中的传播。寻找适当的策略来提高对散射的鲁棒性是开发通信协议和成像系统的共同要求。最近,结构光因其在透射率和空间行为方面似乎具有抗散射性而受到关注。此外,光偏振和轨道角动量 (OAM) 之间的相关性(表征所谓的矢量涡旋光束 (VVB) 状态)似乎允许保留偏振模式。我们通过研究在不同浓度的散射介质中传播的矢量光涡旋的空间特征和偏振结构来扩展分析。在观察到的特征中,我们发现当采用的散射介质浓度超过 0.09% 时,高斯、OAM 和 VVB 模式的对比度突然迅速下降。我们的分析为结构光在色散和散射介质中的传播提供了更全面和完整的研究。
成像 • 3D 成像 • 遥感、医学、生物学、地球物理、防御等领域的应用 • 生物和分子成像 • 编码孔径成像 • 计算成像 • 计算效率高的成像算法 • 与非常规成像系统实施相关的实验结果或硬件 • 使用人工智能的成像方法,例如机器学习和深度学习。 • 主动或被动照明成像 • 分集测量成像,包括相位分集、偏振分集、孔径分集、波长分集等 • 像平面测量、瞳孔平面测量或两者成像 • 合成孔径激光雷达和逆合成孔径激光雷达系统成像 • 湍流、折射或高散射介质成像或通过湍流、折射或高散射介质成像 • 使用超快脉冲成像 • 使用非常规光学设计成像 • 图像恢复和合成的信息论极限
通过散射培养基的光聚焦对生物组织中的光学应用有重大影响。最近,迭代的波前塑形已成功地用于通过或内部散射介质进行光聚焦,并引入了各种启发式算法以提高性能。虽然令人鼓舞,但可能需要大量的努力来调整参数朝着强大和最佳优化。此外,对于不同的散射样品和实验条件,最佳参数可能会有所不同。在这封信中,我们通过将传统的遗传算法(GA)与BAT算法(BA)相结合,提出了一种“智能”无参数算法(PFA),并且可以通过实时反馈自动计算突变率。在迭代WFS中使用此方法,可以在没有参数调整过程的情况下实现可靠和最佳性能。
鉴于其广泛的应用,包括在纤维剪接,捆绑式风扇中/扇出,模式耦合,编写光栅和光纤绘制的情况下,必须准确了解多核纤维(MCF)的内部核心分布(MCFS)。然而,由于测量精度决定了产品的性能,因此可用于精确测量纤维核心分布的有限方法的广泛使用受到限制。在这项研究中,提出了基于贝塞尔束照明的侧视图和非破坏性方案,用于测量七核纤维的内部核心分布。贝塞尔束在散射介质中提供较大的焦距,并在具有空间变化的折射率变化的外轴介质中传播时表现出独特的图案。结果表明,在贝塞尔梁的情况下,较长的焦距和独特的模式会影响图像对比,这与典型的高斯梁不同。此外,使用数字相关方法证明了基于贝塞尔束的七纤维核心分布的高精度测量。一种深度学习方法用于将测量精度提高到0.2°,精度为96.8%。所提出的侧视图基于贝塞尔束的方法具有处理更复杂的MCF和光子晶体纤维的潜力。
反应堆物理学因其多学科性质而令人兴奋且引人入胜。探索原子核释放了原子的潜力和迷人的中性粒子——中子的作用!对原子核内能量转移的复杂现象以及孤立中子的相互作用的理解为能源生产打开了许多机会。裂变链式反应的发现对世界来说是一个伟大的尤里卡时刻,这个想法已经得到成功利用。回顾芝加哥堆的 80 年,我们已经取得了长足的进步,并成功设计和运行了几种类型的核反应堆。在世界上所有的动力反应堆中,超过 90% 是基于热中子能谱的。热反应堆的物理特性由散射介质中复杂的中子传输控制,以实现所需的中子谱。新一代反应堆通常必须满足四个主要方面,即可持续性、更好的燃料利用率、固有安全性和更好的经济性。本文旨在介绍这些新型反应堆设计中的设计挑战,其中使用先进燃料来实现上述目标,并调整中子谱以实现更高的安全性。因此,我们必须使用更新的材料并探索未知领域。本文尽量简洁,以便其他领域的读者也能理解反应堆物理学的这些特点。
I.引言光学通信的散射是无关的,无论纤维中存在的光功率量如何。它可以分为两个方案:自发和刺激的散射[1,2]。自发的光散射是指在条件下散射的过程,因此,光学材料的特性不受入射电场的存在影响。对于能力强度的输入光界,自发的光散射可能会变得非常强烈;因此,在这种刺激的方向上,散射过程的性质严重修饰了材料系统的光学特性,反之亦然。此外,雷利(Rayleigh),拉曼(Raman)和布里鲁因(Brillouin)散射事件可能引起自发和刺激的散射。瑞利散射来自非传播密度的闪光,可以称为熵闪烁中的散射。拉曼散射来自光与散射介质中组成分子的振动模式的相互作用。等效于此,这可以被视为光子声子中光的散射。brillouin散射来自光与传播密度波或声音子的相互作用。这些散射过程中的每个散射过程始终存在于光学纤维中,因为没有纤维没有微观缺陷或驱动这三个过程的热闪光。被认为是主要的光纤维非线性。因此,本评论文章将强调这一主题。
摘要 - 当波动入射在复杂散射介质上时,由于灭绝而导致的发射强度会从一个事件中差异。在没有吸收的情况下,熄灭的功率等于总散射功率,众所周知的保护定律称为光学定理。在这里,我们将单个入射波的情况扩展到多个传入波的散射和灭绝情况。新兴的广义光学定理具有令人兴奋的后果,即多个入射波显示相互灭绝和相互透明度,而不存在的普通向前散射或自我灭绝。基于两种精确计算的实际计算,包含许多(最多10 4)散射器的现实三维(3D)样本,并且在近似的Fraunhofer差异理论上,我们对两个入射波的总灭绝的总灭绝是大大增强,被称为相互延伸,或相互差异很大,相互差异为近距离单独降低了,这是相互延伸的近相互差异。鉴于令人惊讶的强相互灭绝和透明度,我们提出了新的实验来观察相互灭绝和透明度,即在具有弹性和吸收散射器的两光束实验中,在光学波沿形状中,在动态光散射中,我们讨论了可能的应用。
在许多物理学领域中,找到在给定物体中随机分布的平均和弦长度是一个自然的问题。从数学角度来看,这是一个看似复杂的任务,因为人们应该考虑线的空间和角度分布以及它们如何相交对象的表面。对于凸形的身体,答案令人惊讶地简单,由平均和弦长度定理给出,该定理已有一个多世纪[1]。它指出,平均和弦长度⟨c⟩与物体的形状无关,并且仅取决于体积V与表面积的比例为⟨= 4 v /。从各种角度得到证明[2-4]。最近才表明,该定理可以进一步推广到扩散物体中随机行走的研究。平均路径长度定理[5]指出,平均路径长度仍然简单地是⟨l⟩= 4 v /;这与介质的形状和散射 /扩散特性无关。有效性延伸到许多领域,因为它对物体内部的任何随机步行都是有效的,并且与封闭散射介质中的几何光学元件特别相关。该定理的一个重要条件是,入口点和初始方向是均匀和各向同性分布的,在光学中,这与兰伯特的照明相当[2]。路径长度分布和平均路径长度是许多光学系统设计的核心,可以使用射线光学描述。它们可用于计算吸收和散射培养基的光学特性[6,7],药物粉末中的折射颗粒培养基[8],用于太阳能电池设计[9-11],随机激光[12]和集成球[13,14]。射线追踪也可以与衍射效应结合使用,以计算大型粒子的电磁散射特性,例如几何光学近似和物理光学模型[15 - 20]或