利用全卷積神經網絡生成多深度三維全息

空間光調制器是一種在主動控制下利用自身屬性對輸入光的振幅、相位等參量做調制輸出的光學器件，通過對光波波前、光波波束進行量化及指向性的控制，在最終接受面獲得預期的光場分布。將空間光調制器應用在光學神經網絡已經過幾十年的發(fā)展，并且隨著空間光調制器調制精度的提升以及計算算法的不斷優(yōu)化，光學神經網絡的巨大潛力也不斷地被挖掘，在機器視覺、醫(yī)學影像處理、光學傳感器網絡等領域都有著潛在的應用前景。 sjOyg!e  
論文信息 Y40Hcc+Fx  
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本文介紹了一種利用全[color=var(--weui-LINK)]卷積神經網絡（FCN）生成多深度相位全息的方法。該方法主要涉及一個前向-后向衍射框架來計算多深度衍射場，以及一個逐層替換方法（L2RM）來處理遮擋關系。由前者計算的衍射場被輸入到精心設計的FCN中，它利用其強大的非線性擬合能力來生成3D場景的多深度全息圖。后者可以通過補充被遮擋物體的信息，使場景重建中不同層的邊界進行平滑處理，從而提高全息圖的重建質量。實驗中通過將計算全息圖（computer-generated hologram，CGH）加載到核心組件空間光調制器（spatial light modulator，SLM）上，實現刷新和動態(tài)3D顯示。 4&r+K`C0  
部分實驗過程及實驗結果 Kg0Vbzvb  
實驗中使用波長為638（±8）nm、功率為30mW的非偏振[color=var(--weui-LINK)]半導體激光器，如圖1所示，光纖的輸出端放置在焦距為100mm的[color=var(--weui-LINK)]準直透鏡焦點處來獲得平面波，使用中性密度濾波器作為衰減器和偏振器來獲得線偏光。旋轉[color=var(--weui-LINK)]半波片（HWP）使得光的偏振方向與LCOS配向角方向一致，接著插入一個矩形孔徑，得到矩形輪廓。利用空間光調制器（中科微星 FSLM-4K70-P02）對入射光進行相位調制和反射，再使用焦距為100mm的傅里葉透鏡進一步放大重建場景。采用空間濾波器，使所需的衍射階通過，其他衍射階濾波。重建后的放大3D場景使用相機拍攝。[attachment=129943] 9z9z
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圖1 實驗裝置（相位型空間光調制器，型號：FSLM-4K70-P02）實驗中所采用空間光調制器的參數規(guī)格如下：