《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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  • 《全息拉曼显微镜》

    • 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。
  • 《前沿 | 宽视角、大尺寸的全息3D显示系统》

    • 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:2022-07-18
    • 北京航空航天大学的研究团队近期通过同时利用两种不同的全息图生成方法,成功设计了一个宽视角、大尺寸的全息3D显示系统。该系统能够通过可调谐液晶光栅来调节周期以扩大视角,同时可以重建图像的二次衍射以增加图像尺寸。 全息3D显示系统由激光器、扩束器、分束器、空间光调制器(SLM)、带两个透镜的4f系统、滤光片、偏振光阀、信号控制器以及可调谐液晶光栅组成。光栅响应时间为29.2 ms,满足同步控制要求。 为了实现宽视角,研究人员对液晶光栅施加电压,使液晶分子呈现周期性顺序,使图像产生二次衍射。 研究人员通过调整液晶光栅的周期来生成M次衍射图像。而且为了显示均匀的二次衍射图像,需要调整偏振光阀的状态。 图1 具有可调谐液晶光栅的全息 3D 显示系统的概念图 为了扩大图像尺寸,研究人员生成了 3D 物体的全息图,并将其分成两个大小相等的亚全息图。 在将电压施加到光栅之前,将第一个亚全息图加载到 SLM 上。然后在施加电压的同时将第二个亚全息图加载到 SLM 上,以在光谱平面上生成零级初级最大值和 ±1 级次级最大值。同时,他们为该系统开发了一种信号控制器,用于控制全息图的切换速度和液晶光栅的调谐。对偏振光阀的调整确保只有正的一级衍射光可以通过。 当切换时间变得足够快时,亚全息图1和亚全息图2的重建图像可以在空间上无缝拼接,形成符合人眼视觉暂留效果的大尺寸全息3D显示。 在实验中,全息 3D 显示系统的视角为 57.4 英寸,是使用单个 SLM 的传统系统的 7 倍。 当团队测试该系统再现大尺寸全息图像的能力时,该系统证明它可以将图像的尺寸放大 4.2 倍。 图2 (a) 全息显示系统在初始状态下的视角。 (b) 将电压施加到可调谐液晶光栅时的视角。 全息 3D 显示系统生成的图像有效避免了在观看时传统 3D 显示系统令人不适的缺陷,呈现的图像几乎与人类在实际环境中看到的相同。然而,在传统的 3D 全息显示中,SLM 的像素间距和尺寸限制了全息图像的视角和尺寸。目前,基于单片SLM的全息再现视角通常小于9°,尺寸小于2cm。 据研究人员介绍,新型全息3D显示系统结构简单,易于操作。 系统完整地重构了记录物体的细节,保证了强度分布均匀。除了 3D 全息显示,该系统还可用于增强现实 (AR) 。团队表示新型全息显示系统具有广泛的应用前景,涉及医疗诊断、广告、娱乐和教育等领域。