《微美全息光学波形器专利促进3D全息LiDAR应用》

  • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
  • 编译者: husisi
  • 发布时间:2021-03-24
  • 微美全息软件有限公司(纳斯达克: WIMI)(以下简称为“微美全息”或“公司”),一家中国领先的全息AR应用技术提供商,获得光学全息用的波形发生处理装置的专利,辅助3D全息脉冲激光雷达行业应用。本专利为公司自主研发的成果,有利于公司进一步完善知识产权保护体系,保持技术领先地位,提升公司的核心竞争力。
    本专利涉及波形发生处理设备技术领域,尤其涉及一种光学全息用的波形发生处理装置。全息任意波形发生器在光学全息中具备各种波形信号源的特点以及对已知信号进行处理的设备,全息任意波形发生器是仿真应用的最佳设备。全息任意波形发生器包括正弦波信号源,函数发生器、脉冲发生器、扫描发生器、任意波形发生器、合成信号源等。任意波形发生器,具有其它信号源波形生成能力,这种灵活性使用户能够创建超长的单次波形,或诸如雷达、超声波、激光雷达或声呐系统信号等持续变化的突发信号,因而适用于超声波、3D全息脉冲激光雷达、自动驾驶、电动汽车、医学AR等应用。
    本专利结合公司光学全息用的脉冲激光处理装置专利,可以形成基于3D全息光学领域任意波形的脉冲激光雷达扫描系统,它们能够获取3D全息的回波波形信息,使得在几何信息之外,也能够提供更多的3D全息特征信息。通过任意波形激光雷达数据能够反映物体3D全息的垂直结构,通过对回波波形的分析,最终可以得到全息物理属性信息。本专利对3D全息的坐标转换公式进行了推导,利用相关程序完成了对全息波形数据的提取。同时带有FIFO流功能,可以通过速率高达700MB/s 的PCIe总线读取新的波形数据,并同时读取已传输的信息。
    本专利结合任意波形的高斯分解算法,并在RGD算法的基础上,提出了新算法。此全息波形新算法,经过峰值检测、波形的拟合与分解、粗差去除等步骤,采用非线性参数迭代优化方法,完成了对3D全息回波波形检测出弱波与叠加波,并且利用坐标参数,将提取到的回波生成点云,从而使3D全息回波信息更加精准。本专利通过全新算法,可为众多领域(自动驾驶、环境感知、3D全息成像、先进的驾驶员辅助系统(ADAS)、交通管理、3D打印等)提供3D全息任意波形扫和激光雷达描解决方案,快速拓展3D全息脉冲激光雷达应用市场。

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  • 《前沿 | 新型全息量子光子技术》

    • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者:husisi
    • 发布时间:2023-07-12
    • 渥太华大学、加拿大国家研究委员会(National Reasearch Council of Canada)和伦敦帝国理工学院(Imperial College London)跨国合作团队开发出一种全新的量子激发全息技术,利用激光呈现三位图像——就像《星际迷航》(Star Trek)和《星球大战》(Star Wars)演的那样。通过记录和重建含有单个光粒子的微弱光束,该技术为遥远物体的全息成像打开了大门。 图1 (A)信号和参考准备。(B)干涉仪和探测。SHG,二次谐波生成; SPF,短路滤波器; BPF,带通滤波器; ND,中性灰度滤镜; BBO,β-硼酸钡; PBS; 偏振分束器; B,光束块; APD,雪崩光电二极管; HWP,半波片; H/V,水平/垂直偏振; f,凸透镜; PBD,偏振光束位移器。(C)两个输出光束的典型强度像。一阶干涉是不可见的,因为光束是相位不相关的。一个4f 镜头系统将 SLM 平面成像到相机上 该团队负责人是渥太华大学物理学副教授Benjamin Sussman,他们与美国国家核安全管理局合作,开发了一种先驱性的量子激发全息技术。他们的目标是记录和重建极其微弱的光束,这些光束仅仅由一个单一的光粒子组成,被称为光子。他们的工作有可能彻底改变3D 场景重建,并在不同领域开启大量应用。 他们的工作有可能彻底改变3D 场景重建,并在不同领域开启大量应用。长期以来,精确重建三维场景一直是成像领域的一个目标和困难。从自动驾驶汽车到扩增实境,各种应用都依赖于这一领域的进步。 Sussman教授称:“与传统的全息方法相比,我们团队引进的量子激励全息技术有两个显著的优势。” “首先,它表现出对全息记录过程中振动等机械不稳定性的显著反射。传统全息术由于易受振动影响而需要较短的曝光时间,与之不同的是,这种新技术使研究人员能够长时间地记录全息图,从而确保更高的精度。其次,我们的新技术可以用来记录自发光或遥远物体的全息图。” 这开辟了许多可能性,为远距离物体的三维成像和描述量子点和单原子单光子发射的空间形状铺平了道路。 Sussman教授说:“该新技术保证了通过量子成像技术的进步和尖端商业相机技术的可用性。通过利用先进的摄像机,每当它们探测到一个光粒子时,就能提供精确的时间和位置标记,我们能够解决记录全息图所必需的相关性。这一突破突显了量子研究与技术发展之间的协同作用。” 传统摄影主要捕捉场景强度,但全息摄影通过结合相位信息,即从场景不同部分收集到的光线之间的相对延迟,使其更进一步更新。 振幅干涉是全息术中的一种重要现象,它是指两个波的振幅(或能量)可以相减,也可以相加。然而,新开发的技术使用不同类型的干扰。渥太华大学理学硕士生 Guillaume Thekkadath 博士、该论文第一作者称:“我们的全息图记录了两个光源强度之间的相互关系。这些相关性甚至可以揭示单个光子中的量子干涉效应。” 这项研究的意义是深远的,从加强现有的全息技术,以全新的应用领域,如天文学,纳米技术和量子计算。全息术的未来无疑是光明的。 量子光和经典光全息术的强度干涉测量研究发表在《科学进展》杂志上。
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    • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者:husisi
    • 发布时间:2020-12-02
    • 拉曼光谱技术被广泛应用于分析科学中,通过分子的光谱信息识别不同种类的分子。在生物学中,拉曼光谱技术也是一项非常重要的技术,无需标记即可区分不同的细胞和组织。然而,自发拉曼散射强度非常弱,比荧光信号还要弱十多个数量级。因此在一般情况下,在诸如活细胞成像等情况中往往优先选择荧光显微镜。幸运的是,拉曼散射可以在金属表面及金属纳米间隙中得到显著增强,这种表面增强拉曼散射(SERS)的强度甚至超过荧光信号。纳米颗粒表面增强拉曼散射探针不会破坏分子固有的特异性,具有广阔的生物传感应用前景。然而,表面增强拉曼散射探针的有效性主要取决于颗粒的大小、稳定性和亮度,目前为止,表面增强拉曼散射探针成像几乎没有实际应用。 近日,西班牙光子科学研究所(ICFO)的研究人员Matz Liebel和Nicolas Pazos-Perez(就职于加泰罗尼亚高等研究院(ICREA)Niek van Hulst教授课题组),以及Ramon Alvarez-Puebla(罗维拉-威尔吉利大学),提出了“全息拉曼显微镜”的概念。首先,研究人员将小型纳米粒子组装成等离激元纳米粒子超团簇,在受限的超团簇内产生高强度电场。这种超明亮的SERS纳米探针仅需要使用非常低的近红外照明,从而将对活细胞的可能造成的光损伤降低到最低,并使得宽场拉曼成像成为可能。其次,研究人员采用了Liebel及其团队发表于Science Advances上的非相干全息显微镜方案,利用明亮的SERS探针实现了3D全息成像。值得注意的是,此次利用非相干拉曼散射实现了“自干涉”,首次实现了拉曼全息。 图 1 活细胞中单个SERS粒子跟踪 Liebel和Pazos-Perez展示了宽场拉曼图像的傅里叶变换拉曼光谱,能够在单次发射中实现单粒子三维空间定位。随后,研究人员进一步实现了三维空间中活细胞内的单个SERS纳米粒子的识别和跟踪。 此项研究成果发表在Nature Nanotechnology上。未来,单次拉曼全息照相的光谱多路复用3D浓度映射有望在活细胞和组织研究、防伪技术等多个场景中得到应用。