光學記憶效應的本質及其應用研究取得進展

2021-02-24 中科院之聲

近期，中國科學院上海光學精密機械研究所量子光學重點實驗室與加州理工學院教授汪立宏合作，揭示了光學記憶效應本質就是空間平移不變性，從微觀過程描述了不同散射成分對記憶效應的貢獻。相關論文發表在[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為準確的公式，通過空間功率譜把體散射介質和隨機相位屏聯繫起來，定量描述了散射係數、散射次數、介質厚度、各向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，並基於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干傳播，為擴大散斑自相關成像視場提供了理論基礎，也為透過散射介質光學成像提供了有力工具。

圖1 雷射經過光闌和隨機相位屏的對比

圖2 雙層屏模型對比

圖3 模擬和實驗結果

來源：中國科學院上海光學精密機械研究所

溫馨提示：近期，微信公眾號信息流改版。每個用戶可以設置 常讀訂閱號，這些訂閱號將以大卡片的形式展示。因此，如果不想錯過「中科院之聲」的文章，你一定要進行以下操作：進入「中科院之聲」公眾號 → 點擊右上角的 ··· 菜單 → 選擇「設為星標」


相關焦點

  • 科學網—揭示光學記憶效應相關本質
    本報訊（記者黃辛）中科院上海光學精密機械研究所量子光學重點實驗室與美國加州理工學院教授汪立宏合作，揭示了光學記憶效應本質就是空間平移不變性
  • 我國非線性光學晶體材料研究取得新進展
    由於非線性光學晶體材料在雷射科學和技術領域的廣泛應用，設計、合成性能優異的新型非線性光學晶體材料一直是功能材料領域研究的前沿熱點。目前，國內外廣泛採取的設計思路包括在晶體中引入具有共軛平面結構的BO3基團，具有二階姜.泰勒畸變的d0，d10以及含孤對電子的金屬陽離子等。
  • 國家納米科學中心在納米材料生物效應研究方面取得新進展
    近日，國家納米科學中心中國科學院納米生物效應與安全性重點實驗室陳春英研究組與納米材料研究室唐智勇研究組合作，在以秀麗線蟲為模型研究納米材料生物效應方面取得重要進展，研究結果發表在美國化學會的Nano Letters 雜誌上（2011, 11: 3174-3183）。
  • 光學薄膜的研究新進展及應用
    對光學薄膜的3種製備技術：物理氣相學沉積(PVD)、化學氣相沉積(CVD)和化學液相沉積(CLD)進行了分析。綜述了幾種新型光學薄膜(金剛石薄膜及類金剛石薄膜、軟X射線多層膜、太陽能選擇性吸收膜、高強度雷射膜)的研究進展以及光學薄膜的應用情況。
  • 非線性光學晶體研究取得進展
    隨著科技的發展，技術的創新和發展對非線性光學晶體材料提出了更多、更高和更全面的要求。其中，作為全固態雷射器輸出紫外、深紫外雷射的關鍵元件，紫外、深紫外非線性光學晶體的研製、應用亟待發展和突破。  中國科學院新疆理化技術研究所特殊環境功能材料與器件重點實驗室潘世烈研究團隊近年來致力於新型紫外、深紫外非線性光學晶體的設計與合成。
  • 【研究亮點】半導體激子效應研究取得新進展
    近日，iChEM副首席科學家、中國科學技術大學謝毅教授團隊在半導體光催化劑激子效應的研究中取得了新進展。研究人員報導了結構限域效應在設計激子材料中的重要作用，並通過晶面工程實現了材料的激子過程調控及其光催化性能優化。
  • 光電所大氣雷射通信自適應光學技術研究取得新進展
    中國科學院光電技術研究所自適應光學重點實驗室在自適應光學（ao）技術應用於空間相干雷射通信系統上的研究取得新進展：在實驗室內實現了在中等大氣湍流條件下的5gbps的高質量空間相干雷射通信效果。驗證了ao技術可以提高相干雷射通信系統的可用度，在水平大氣、星地等鏈路的相干雷射通信系統中有極高的應用價值。
  • 寧波材料所：非晶合金記憶效應產生機制研究取得進展
    這種反常的焓升高引起的「年輕化」（rejuvenation）現象被稱為Kovacs記憶效應（memory effect）。記憶效應廣泛存在於金屬玻璃、高分子玻璃、氧化物玻璃、自旋玻璃、電子玻璃等各種玻璃態材料中；形狀記憶合金、褶皺紙團、摩擦表面、複雜機械系統也都存在記憶效應。
  • 【催化】納米碳催化作用本質研究取得重要進展
    X-MOL Tips（點擊閱讀詳情）納米碳材料在烷烴的氧化脫氫等反應中展現出反應活性高，烯烴產物選擇性高，催化活性保持時間長等優勢，其作為一種可再生的環境友好催化劑，可以替代傳統的金屬及其氧化物催化劑直接應用於烷烴催化轉化等相關反應中
  • 大視場太陽自適應光學技術研究取得進展
    近日，在國家自然科學基金天文聯合基金重點項目支持下，中國科學院光電技術研究所饒長輝研究團隊成功研製國內首套地表層自適應光學（Ground Layer
  • 金屬氟碘酸鹽非線性光學晶體研究獲進展
    中紅外（3-5μm）雷射因在雷射通訊，雷射調控和雷射醫學等領域有廣泛的應用而備受關注。傳統的紅外晶體AgGaS2和ZnGeP2可用於中紅外波段，但因其損傷閾值較低，限制其實際應用。碘酸鹽非線性光學晶體材料通常可實現大的二階非線性光學效應、高的雷射損傷閾值、寬的透光範圍（紫外-中紅外）、適中的雙折射，是一種具有潛力的非線性光學晶體。
  • 硫化亞鉑表面態輔助載流子複合及其光學非線性特性研究獲進展
    近期，中國科學院上海光學精密機械研究所微納光電子功能材料實驗室研究員王俊團隊在二維非層狀半導體硫化亞鉑（PtS）超快載流子動力學特性和光學非線性特性研究方面取得進展，揭示了PtS在光電子器件設計和應用方面的潛力。論文於10月29日在線發表於ACS Nano（DOI: 10.1021/acsnano.9b06782）。
  • 2019年度中國光學十大進展發布 量子密鑰分發等20項重大光學進展入選
    3月20日，中國雷射雜誌社發布「2019年度中國光學十大進展」。量子密鑰分發、光子晶片、智能雷射器、全色雷射顯示等20項重大光學進展入選（基礎研究類與應用研究類各10項）。據悉，中國光學十大進展由中國雷射雜誌社發起，經過首輪推薦、初評、終評三個環節，最終20項優秀的光學成果從110項研究進展中脫穎而出，入選2019年度中國光學十大進展（基礎研究類與應用研究類各10項）。
  • 新疆理化所鹼金屬氟硼酸鹽深紫外非線性光學晶體研究取得進展
    新疆理化所鹼金屬氟硼酸鹽深紫外非線性光學晶體研究取得進展 2017-11-15 新疆理化技術研究所 KBBF晶體擁有優異的光學性能，然而受到本徵缺陷的制約（層狀習性，原料劇毒等），KBBF晶體無法產業化以滿足行業需求。因此，設計合成新型深紫外非線性光學晶體是目前亟待研究的課題。
  • :形狀記憶聚合物研究取得新進展
    中科院蘭州化學物理研究所先進潤滑與防護材料研發中心在形狀記憶聚合物研究方面取得新進展。研究人員合成了系列含偶氮形狀記憶聚氨酯(azoPU)並研究了其光致異構作用。結果表明作為硬段的偶氮苯的加入，由於增加了聚氨酯的硬度及內部結合力誘導偶極-偶極作用引起的相分離的增加，能夠得到良好的機械性能、形狀固定率和形狀回復率（接近99.9%）。
  • 中科院福建物構所在非線性光學晶體材料研究中取得進展
    非線性光學(NLO)晶體材料在現代雷射科學與技術中佔有重要地位。BO3平面基元作為優秀的非線性光學構築基元被用來設計和合成了系列優秀的非線性光學晶體材料,NO3因其共軛平面結構也被公認為是構築NLO材料的理想結構單元之一。然而,硝酸鹽因非常容易溶於水,使得發展該類化合物作為NLO晶體材料遇到瓶頸。
  • 極端光學創新研究團隊在超精細顆粒物檢測應用研究取得新進展
    顆粒物的高靈敏傳感檢測在環境監控、國家安全和生化研究等方面具有重要意義。近日，北京大學物理學院「極端光學創新研究團隊」肖雲峰研究員和龔旗煌院士帶領的課題組成功製備了基於納米光纖陣列的全光傳感器，並將其用於大氣中超細顆粒物的檢測。
  • 理化所等光子晶體驅動材料研究取得新進展
    光子晶體超浸潤性賦予具有獨特光學調控性能的光子晶體材料在傳感、檢測、防汙、驅動、油水分離等方面的新應用。中國科學院理化技術研究所仿生材料與界面科學重點實驗室江雷團隊在具有超浸潤性光子晶體的製備及應用方面取得系列進展（Chem. Soc. Rev., 2016, 45, 6833）。
  • 福建物構所金屬氟碘酸鹽非線性光學晶體研究獲進展
    中紅外（3-5μm）雷射因在雷射通訊，雷射調控和雷射醫學等領域有廣泛的應用而備受關注。傳統的紅外晶體AgGaS2和ZnGeP2可用於中紅外波段，但因其損傷閾值較低，限制其實際應用。碘酸鹽非線性光學晶體材料通常可實現大的二階非線性光學效應、高的雷射損傷閾值、寬的透光範圍（紫外-中紅外）、適中的雙折射，是一種具有潛力的非線性光學晶體。
  • 西安交大科研人員在非線性光學研究方面取得新進展
    光渦旋在光學信息處理中起著越來越重要的作用。作為一種信息載體，它提高了信道容量，並且引入了不同於極化、強度、相位和路徑的新自由度。非線性光學中通過引入方位角調製渦旋孤子(azimuthons)，為編碼和加密光學信息提供新的自由度。方位角調製渦旋孤子，攜帶軌道角動量，可以在傳播過程中以穩定的角速度旋轉。