【学术报告·追远讲堂】蔡红星：计算光谱成像技术的几个典型应用研究
本报告汇报了我们团队在基于宽谱调制解调体制的成像光谱芯片研制方面的主要进展，以及几个典型应用。芯片方面的研制进展包括谱段扩展空间和光谱分辨率的提升、信比提升等;应用方面的几个典型应用包括影像方面的应用、如色差水平的提升、低照度下彩色成像等;识别方面的应用研究、如无人机探测与识别、小目标的探测与识别等。
本报告汇报了我们团队在基于宽谱调制解调体制的成像光谱芯片研制方面的主要进展，以及几个典型应用。芯片方面的研制进展包括谱段扩展空间和光谱分辨率的提升、信比提升等;应用方面的几个典型应用包括影像方面的应用、如色差水平的提升、低照度下彩色成像等;识别方面的应用研究、如无人机探测与识别、小目标的探测与识别等。
偏振是表征光波矢量特性的基本特性，在经典与量子领域都起到举足轻重的作用，是光信息器件与系统设计需考虑的关键物理量。对偏振的控制对于光学加密、立体显示和成像、非线性和量子光学等各种应用都至关重要。传统的偏振操控依赖于双折射晶体、二向色性结构，但器件体积庞大，灵活性受限。超构表面是一种超薄的阵列化的人工微纳结构。微纳结构非对称性的设计灵活性赋予了超构表面强大的多功能偏振操控能力。基于超构光栅多行射级琼斯矩阵逆向设计，我们设计了多原子及自由形态偏振光学元件，这些元件可以过滤覆盖整个庞加莱球的任意偏振态。将超构表面偏振元件与超构表面成像元件和编码元件相结合实现了庞加莱球轨迹编码器和单片全偏振成像相机。
In this talk I will in particular focus on new developments that expand the design space of such systems from simple DOE optics to compound refractive optics and mixtures of different types of optical components.I will also highlight how to design application-specific imaging systems that require very low hardware resources using the power of generative models.
托卡马克是未来实现受控核聚变能从而解决清洁能源问题的主要研究途径之一，但是否能建成聚变示范反应堆从而可以商用化仍然需要解决多个重要的科学问题，等离子体与壁材料相互作用是其中至为关键的难点之一。本报告主要介绍中国科学院等离子体物理研究所磁约束聚变研究的最新进展以及未来计划，并重点讨论托卡马克等离子体与壁材料相互作用的物理问题。
光栅尺被广泛用于精密位移测量。光栅尺制作过程中要考虑哪些关键问题呢?如何控制光栅槽形和光栅周期，制作高精度光栅尺?光栅槽形误差是否会引入位移测量误差?如何标定光栅尺的周期均匀性?如何在曝光场口径有限情况下，扩展光栅尺寸?在二维光栅上如何排布多个零位标记?光栅与角锥棱镜结合又能演绎出什么样的故事?欢迎参与讨论！
自从梅曼发明第一台激光器以来，激光技术实现了迅速的发展，特别是超短脉冲激光技术的不断进步，推动了超快科学研究的迅速发展。21世纪初阿秒(10^-18s)光源的出现使超快科学研究深入到了电子超快运动层面，首次使“看清”电子的运动成为了可能，阿秒激光产生方法也获得了2023年诺贝尔物理学奖。本报告将介绍超短超强激光的发展及相关应用，也将介绍我们在飞秒(10^-15s)和阿秒激光方面的一些工作。
量子照明是一种能提升光雷达探测信噪比的技术，主要依赖于“关联探测”，但这种方式有局限，因为探测器容易被环境声饱和。为了克服这些问题，我们设计了一种新的量子光雷达，叫“量子诱导相干光雷达”，能够在噪声很大的环境中也精准测距和成像。我们先产生一对“纠缠光束”。其中一束用于照射物体，另一東保留在本地，作为参考光。反射回来的光不会直接被探测，而是通过一种“路径擦除”的处理，让参考光出现干涉条纹。我们只需要调节参考光的路径，就可以清晰地测量出物体的距离和形状。而且，因为环境中的其他光不会进入探测器，不会对探测效果造成影响。我们还用LED和激光来模拟各种噪声，实验表明这种量子光雷达具有很强的抗噪能力。
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