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期刊信息/Journal information
激光与光电子学进展
激光与光电子学进展

范滇元

月刊

1006-4125

lop@siom.ac.cn

021-69918222

201800

上海市嘉定区清河路390号（上海市800-211信箱）

激光与光电子学进展/Journal Laser & Optoelectronics ProgressCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊由中科院上海光学精密机械研究所和国家惯性约束聚变委员会联合主办。旨在关注科技发展热点，报道高新技术前沿，追踪科技研发动态，介绍科学探索历程；展示最新科技产品，汇萃时尚科技讯息。
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    基于卷积神经网络的定量相衬显微技术(特邀)

    郜鹏王文健卓可群刘欣...
    178-186页
    查看更多>>摘要：定量相衬显微可以在无荧光标记的前提下实现对透明样品的高衬度、定量化相位成像，对活细胞及其动态过程观测具有重要意义。然而，传统的定量相衬显微需要记录3幅相移图像才能获得样品定量的相位图像，耗时较长。提出一种基于双通道卷积神经网络的定量相衬显微相位重建方法。该方法可以利用2幅相移图像获得样品的定量相位图像，将传统定量相衬显微的成像速度提高了1。5倍，重建速度提高了1个数量级。实验中，利用COS7细胞的数据对网络进行训练，该网络可以成功实现对3T3细胞的定量相位成像，说明该网络具有一定的泛化能力。该方法有望为活细胞以及亚细胞器互作网络的动态观测提供有力手段。

    定量相位成像部分相干照明深度学习卷积神经网络

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    太赫兹计算层析成像研究进展(特邀)

    戎路刘乂铭宁冉赵洁...
    187-204页
    查看更多>>摘要：太赫兹波作为一种穿透性强、具有非电离性和惧水性的电磁波，可以穿透多种非金属、非极性介质材料。太赫兹计算层析成像技术基于傅里叶中心切片定理和直线传播模型，通过记录不同投影角度下的强度数据，采用滤波反投影等重建算法获得样品三维吸收系数分布和内外部结构信息分布。随着太赫兹成像器件的不断发展和应用场景的拓展，已发展出多种照明模式、成像光路和重建算法，并已在文物保护、骨密度测量和无损检测领域开展了应用探索。概述太赫兹计算层析技术的基本原理，并从提高重建质量、分辨率和采集效率三方面具体介绍太赫兹计算层析成像技术的最新研究。

    太赫兹成像计算层析三维成像照明光场调控

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    用于管道检测机器人的微型化成像系统(特邀)

    苏德尔李浩宇高伟达王宇航...
    205-211页
    查看更多>>摘要：管道机器人是对复杂系统中管道损伤进行检测和评估的主要工具之一，通过沿行进方向搭载成像系统，实现了在管道中的运动导航和内环境观察。然而，这会导致管壁信息存在于图像传感器边缘，不可避免地会受到镜头畸变的影响而降低对损伤的检测精度，提高对损伤的定量难度。而搭载额外的成像系统观察管壁会大大增加机器人的承载负荷和整体体积，尤其在小尺寸管道机器人中。设计一款适用于管道机器人的微型化管壁成像系统。经过元件选型、光学系统优化和3D打印集成后，整个系统的体积为25 mm×30 mm×12 mm，最优横向分辨率为15。63 μm。最后利用该系统制作了一款微型管道机器人，验证了其成像效果和定量能力。此系统有望搭载到其他管道机器人上作为扩展载荷，提升对管壁细节信息的捕捉能力。

    管道机器人微型化成像系统管壁检测光学系统优化设计

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    液晶变焦透镜在XR近眼显示系统中的应用(特邀)

    高堃
    212-215页
    查看更多>>摘要：探讨液晶(LC)技术在XR近眼显示系统中的应用。详述了如何通过控制光的偏振和波前来开发可变焦液晶透镜，这些透镜对改善XR应用中的用户体验具有潜在价值。还讨论了生产液晶透镜的挑战，特别是在优化透镜厚度和性能方面。

    液晶可变焦液晶透镜光学成像XR近眼显示系统

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    高速光流控成像研究进展(特邀)

    肖廷辉彭静李柘黄罗素霞...
    216-226页
    查看更多>>摘要：高速光流控成像是融合了高速光学成像和微流控的新兴交叉技术，能够对高速复杂流体环境中的生物体进行高分辨率、高通量和多信息维度的成像和定量检测分析，在生物能源、食品科学、药物筛选、疾病诊断等领域展现出卓越的应用前景。对高速光流控成像的基本原理、关键技术和前沿进展进行综述，并对该技术未来的发展趋势和面临的挑战进行展望。

    成像系统高速成像光流控微流控芯片

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    植被日光诱导叶绿素荧光高光谱成像仪研究(特邀)

    于磊汪涛林静
    227-235页
    查看更多>>摘要：植被日光诱导叶绿素荧光是一种可以表征植被光合生产力的重要衡量指标。为了实现对植被日光诱导叶绿素荧光的广域精准探测，设计并研制了一种叶绿素荧光高光谱成像探测仪。该成像探测仪使用了基于棱镜-体相位全息透射光栅的全透射式光学系统，在高数值孔径(0。25)的基础上实现了高光学性能:可在 20°视场和 670～780 nm(可扩展至650～800 nm)工作波段实现1 mrad的空间角分辨率、0。3 nm的光谱分辨率和优于100的信噪比。由系统设计结果、样机测试结果和应用数据分析结果可知，样机完全满足设计要求。本仪器可为农林监测和碳循环观测提供重要的科学数据，并可作为陆地植被光合作用中有效的新型观测手段。

    植被观测日光诱导叶绿素荧光高光谱成像体相位全息透射光栅

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    基于区域细节强化的偏振去散射方法(特邀)

    胡浩丰孙鑫翟京生李校博...
    236-247页
    查看更多>>摘要：在散射环境下获取的图像质量退化严重，细节对比度降低，极大地限制了光学成像技术在诸多领域的应用。由于散射光具有部分偏振特性，基于偏振成像的去散射技术近年来得到了广泛的关注及应用。但传统的偏振去散射方法的复原效果十分依赖对场景偏振参数的准确估计，对强散射的复杂场景难以取得理想的去散射效果。为了克服这一缺点，提高偏振去散射方法在不同环境中的适用性，着眼于偏振图像的区域细节，提出一种基于区域细节强化的偏振去散射新方法。该方法结合对比度和Stokes矢量来确定两幅待复原的偏振子图，通过频域处理估计模型的关键参量，然后利用散射退化模型反解出未退化图像，最终融合形成去散射图。实验结果表明:所提方法在不同种类散射环境(雾霾或浑浊水体)和不同散射强度下均具有良好的复原效果，提高了偏振算法的适用性;同时，充分利用了偏振图像的强度分布特点，能够突出原图中的强偏振区域，可同时复原高低偏振目标物体，增强图像的细节信息。

    偏振光学图像退化散射偏振成像对比度区域细节

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    基于光场幅度动态变化的OCT功能成像原理和应用(特邀)

    杨建龙张浩然刘畅谷成富...
    248-263页
    查看更多>>摘要：光学相干层析成像(OCT)能够无损获得微米级空间分辨率的样品截面信息，在眼科、血管内科等临床诊疗研究和应用中起到了重要的作用。利用OCT测量光场的幅度可以获得样本的三维结构信息，如眼底视网膜的分层结构，但对组织特异性、血流、力学特性等功能信息的作用有限。基于相位、偏振态、波长等光场参量的OCT功能成像技术应运而生，如多普勒OCT、OCT弹性成像、偏振敏感OCT、可见光OCT等。其中，基于光场幅度动态变化的OCT功能成像技术具有显著的鲁棒性和系统复杂度优势，已经在临床无标记血管造影中获得成功。此外，应用于三维血流流速测量的动态光散射OCT、具有无标记组织/细胞特异性显示能力的动态OCT、能够监控热物理治疗温度场的OCT温度层析成像等，已经成为了OCT功能成像的技术前沿。综述基于光场幅度动态变化的OCT功能成像技术的原理、实现和应用，分析了所面临的技术挑战，并展望了未来发展方向。

    光学相干层析成像功能成像光场幅度动态变化动态光散射

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    基于超表面的相位成像技术进展(特邀)

    李昕徐正琨杨静育王涌天...
    264-280页
    查看更多>>摘要：相位是光场信息的重要组成部分。在光学显微成像领域，大部分生物细胞对光的吸收较弱，传统的亮场显微无法准确地表征细胞的结构特征，因此相位成像成为非标记细胞观测的重要方法。经典的相衬显微镜基于干涉成像原理，通常需要大块的折射棱镜或者复杂的成像系统，因而系统臃肿，易受环境扰动。超表面是一种特征尺寸在纳米或微米量级的光学元件，具有强大的光场调控能力，超表面集成在显微系统中可以实现方向无关、单摄式的定量相位成像，具有小型、轻便、易集成等优点。本综述回顾经典的相位成像技术原理，详细介绍基于剪切干涉、相位衬比和强度传输方程等3类超表面的相位成像技术原理，比较不同技术的优缺点和适用场景，指出超表面在相位成像领域面临的挑战，并对未来发展趋势进行展望。

    相位成像超表面剪切干涉涡旋相衬

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    超高速和极高速光学成像技术研究进展(特邀)

    栗星柏晨李润泽彭彤...
    281-304页
    查看更多>>摘要：高速成像技术在物理、化学、生物医学、材料科学及工业等众多领域扮演着十分重要的角色。受电荷存储和读取速度的限制，基于电子成像器件的数码相机成像速度难以进一步提高。近年来，随着成像新技术的发展，超高速和极高速光学成像的性能已得到显著提升，具备更高的时间分辨率、空间分辨率及更大的序列深度等。介绍高速成像技术的发展历程，根据成像方式，将近年来具有代表性的新型超高速和极高速光学成像技术分为直接成像和编码计算成像两个类别。分别介绍和讨论各种新型超高速和极高速光学成像技术的概念和原理，并比较各自的优缺点。最后，对这一领域的发展趋势和前景进行展望。本文旨在帮助研究者系统了解超高速和极高速光学成像技术的基本知识、最新研究发展趋势和潜在应用，为该领域科学研究提供参考。

    高速成像超高速成像极高速成像时间分辨率空间分辨率序列深度

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