相干性的案例
激光空間相干性調控 | 超表面全息偽影抑制的新策略
DCL的相干性調控特性如下：
?高相干模式（NE ≈ 1）：輸出光接近理想激光，空間相干性高，偽影最為嚴重；
?低相干模式（NE > 300）：同時激發數百個模式，空間相干性極低，偽影被有效抑制，但成像開始模糊；
?核心優勢：調控相干性過程中，激光的功率與光譜（顏色）幾乎保持不變，這是傳統調控方法（如在激光前添加旋轉毛玻璃）無法實現的關鍵突破。
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相干性降低（從左至右）的效果（來自原文）
03/實驗驗證與量化分析
（一）實驗設計與結果
研究團隊通過一系列實驗，驗證了DCL相干性調控方法的普適性與有效性，實驗對象涵蓋兩種典型超表面全息圖（共振相位型與幾何相位型），核心實驗現象如下：
?高相干光照明（NE=1）：全息圖像（如五角星）布滿嚴重偽影與噪點，成像質量極差；
?中等相干光照明（NE增大至21）：相干性適度降低，圖像偽影被大幅抑制，畫面變得干凈平滑，成像質量最優；
?低相干光照明（NE=30）：相干性進一步降低，圖像偽影進一步減少，但邊緣開始模糊，分辨率下降。
（二）量化指標分析
為精準評估成像效果，研究引入兩個核心量化指標：信噪比（衡量圖像信號與噪聲的強度對比）與邊緣銳度（衡量圖像邊緣的清晰程度），實驗分析結果如下：
?信噪比：隨空間相干性降低（NE增大）持續升高，表明噪聲被不斷平均抵消，偽影抑制效果提升；
?邊緣銳度：隨空間相干性降低（NE增大）持續下降，表明圖像逐漸模糊，分辨率降低。
上述現象印證了信噪比與圖像銳度的矛盾關系，而研究確定的“最佳操作點”，是使對比度信噪比（CNR）達到最大值的相干性狀態，實現偽影抑制與成像清晰度的最優平衡。
展開 時間相干性測量..........
邁克爾遜干涉儀及類似干涉儀通常可用于給定光源的時間相干性或光譜測量。在VirtualLab Fusion中，光源建模非常靈活，軟件提供了多種有限帶寬的光譜類型以供設置。該示例演示了如何在邁克爾遜干涉儀中應用此光源模型，使用參數掃描（Parameter Run）改變其中一個干涉儀臂的路徑長度，并觀察相干特性如何影響所得的條紋圖案。
使用邁克爾遜干涉儀進行時間相干性測量
該圖展示了當光程差改變時，邁克爾遜干涉儀用于具有一定帶寬的光源時條紋對比度的變化。
參數掃描的使用
在Virtual Fusion中使用參數掃描，可以靈活地指定所選參數的變化范圍，進行某些系統分析，例如：容差分析。
了解更多信息，請發送郵件至：support@infotek.com.cn /support@infocrops.com
網址：http://www.infotek.com.cn / http://www.honglun-seminary.com
展開 時序InSAR滑坡隱患識別對比
解纏方法采用最小費用流法,解纏參考點選擇在相干性高、且穩定的區域,利用GACOS在線大氣改正系統對解纏圖進行殘余大氣延遲誤差改正[25],最后對解纏圖進行篩選,篩選標準依據相干性較好、解纏誤差較少,對篩選之后的解纏圖進行Stacking解算,獲取了覆蓋研究區域沿雷達視線向的形變速率圖,如圖3所示。從圖3中可以看出升軌數據結果在石棉縣、滎經縣出現較多空白區域,在整個實驗區的左半部分出現較多的解纏誤差,主要是為了讓植被更加密集的區域(滎經縣、漢源縣、石棉縣等)可以獲取更多的觀測信息,通過對覆蓋該區域的平均相干圖的相干性進行查看,選擇大于相干性閾值面積占比80%以上的值作為相干性閾值,對低于相干性的區域進行掩模處理。然而在這些區域相干性過低,使得存在較多的解纏誤差; 因為研究區域不能被單景Sentinel-1數據所覆蓋,這也就使得兩景之間影像邊界處存在顏色的差異性,后期在圖幅拼接的時候未做校正處理,但是對滑坡隱患的識別、解譯并不影響。將石棉縣區域結果放大,可以很明顯發現因升降軌數據衛星飛行方向不同,石棉縣等地區域的結果出現明顯的差異性,正是由于升降軌數據收集處理分析,避免了單個軌道數據對隱患點的漏判。
2.2 基于SBAS InSAR技術地表形變監測結果分析
在SBAS數據處理過程中,參數設置與Stacking計算過程設置基本一致。通過時間域和空間域的解算獲得了沿衛星雷達視線向方向的地表形變速率結果(圖4),其中負值表示遠離衛星飛行方向,正值表示接近衛星飛行方向。
通過解譯圖4發現升軌數據SBAS結果中存在較大的空白區域,主要集中在寶興縣、天全縣和滎經縣,結合該區域植被覆蓋情況,分析認為這與地表植被覆蓋情況相關,造成這些區域在時間域上相干性不連續造成空缺。
展開 FRED應用說明：相干光模擬
用于模擬相干性的FRED工具
■ 相干光源
FRED包括許多默認相干光源，包括：平面波、點光源和激光光束。一種詳細的光源菜單可以輕松、方便的自定義光源。
■ 高斯光線尺寸點列圖
高斯光束可以在任何平面上顯示，顯示每個基準光線和它的1/e2橢圓，便于光束發散度和采樣的分析和故障排除。
■ 光線狀態概要
顯示每一光線的狀態，使其易于進行故障排除和診斷光線的錯誤。
■ 相干場重新采樣
對標量場在空間上重新采樣可以避免相干光的錯誤和表面的采樣不足。
■ 相干場分析
顯示標量或極化矢量場的幅度、能量、相位和波前圖。
■ 波前計算
具有Zernike分解能力的波前分析和繪圖。
■ 部分相干性
對于特定的應用，可以執行部分相干光源和分析。
目錄
簡介
FRED基礎：相干性建模
鎖定FRED特點：相干場重采樣
相干光源定義
高斯光線尺寸點列圖工具
光線狀態
相干場重新采樣
相干標量場分析
FRED中部分相干性示例：衍射儀
簡介
模擬光線的相干特性非常意義的。當用FRED模擬相干系統時，用戶應該對FRED進行相干計算的方法有一個大致的了解，它是利用高斯光束分解（GBD）的一種一般形式。本應用描述了一些在使用FRED時基本的相干建模方法和注意事項，以及一個應用于ThorLabs擴束器的相干場重新采樣特性的一個示例，最后，衍射儀用于演示一個部分相干性模型。
FRED基礎：相干性建模
FRED關于激光光束的追跡采用高斯光束分解技術（Gaussian beam decomposition，GBD）來傳輸相干場，最早由Arnaud 在1969年提出，是一組高斯光束子波(beamlet)可以合成任意的復數場。
展開 
基于VirtualLab的時間相干性教學實驗仿真
[圖片]
[VirtualLab論文] 基于VirtualLab的時間相干性教學實驗仿真
[圖片]
白光干涉相干性測量 - 在VirtualLab Fusion中利用分布式計算分析
多色光源與干涉測量裝置的一個位置掃描的反射鏡相結合，以執行詳細的相干測量。使用具有六個本地多核PC組成的網絡分布式計算，所得到的2,904個基本模擬的模擬時間可以從一個多小時顯著減少到不到3分鐘。
模擬任務
基本模擬任務
基本任務集合#1：波長
基本任務集合#2：反射鏡位置
使用分布式計算進行模擬
在本例中，在基本模擬任務中有兩個獨立的參數變化：
?光譜中的24個波長采樣
?121個不同反射鏡位置
? 總共2904個基本模擬任務
由于單個基本模擬(單個波長和反射鏡位置)只需要大約0.9秒，因此將一些基本模擬組合起來并在DC客戶端上模擬集合會更有效。因此，所有波長組合在一個單一的模擬(在光源中配置光譜)，帶有DC的Parameter Run用來建模不同的反射鏡位置。與在一次Parameter Run中建模所有2904個任務相比，此策略減少了不必要的開銷。
組合所有波長的基本任務
使用分布式計算
Parameter Run用于改變反射鏡位置，從而允許將各種迭代分發到網絡中的計算機。為了啟用分布式計算，只需導航到相應的選項卡并配置可用計算機和客戶端的數量，然后像往常一樣啟動模擬，將數據傳輸到客戶端和收集結果都是自動完成的(與本地執行參數掃描的方式相同)。
基于分布式計算的模擬
模擬時間比較
展開 [VirtualLab] 白光干涉相干性測量 - 在VirtualLab Fusion中利用分布式計算分析
多色光源與干涉測量裝置的一個位置掃描的反射鏡相結合，以執行詳細的相干測量。使用具有六個本地多核PC組成的網絡分布式計算，所得到的2,904個基本模擬的模擬時間可以從一個多小時顯著減少到不到3分鐘。
模擬任務
基本模擬任務
基本任務集合#1：波長
基本任務集合#2：反射鏡位置
使用分布式計算進行模擬
在本例中，在基本模擬任務中有兩個獨立的參數變化：
? 光譜中的24個波長采樣
? 121個不同反射鏡位置
? 總共2904個基本模擬任務
由于單個基本模擬(單個波長和反射鏡位置)只需要大約0.9秒，因此將一些基本模擬組合起來并在DC客戶端上模擬集合會更有效。因此，所有波長組合在一個單一的模擬(在光源中配置光譜)，帶有DC的Parameter Run用來建模不同的反射鏡位置。與在一次Parameter Run中建模所有2904個任務相比，此策略減少了不必要的開銷。
組合所有波長的基本任務
使用分布式計算
Parameter Run用于改變反射鏡位置，從而允許將各種迭代分發到網絡中的計算機。為了啟用分布式計算，只需導航到相應的選項卡并配置可用計算機和客戶端的數量，然后像往常一樣啟動模擬，將數據傳輸到客戶端和收集結果都是自動完成的(與本地執行參數掃描的方式相同)。
基于分布式計算的模擬
模擬時間比較
展開 GLAD應用：部分相干光模擬
概述
一個理想的單色點光源發射的光是完全相干光。但實際物理光源不是點源，總是具有一定的空間尺度并包含眾多輻射單元，其發出的光也非嚴格的單色光,其光譜具有一定寬度，這種光即部分相干光。產生部分相干光主要有三種方法：
（1）降低激光的相干性來獲得部分相干光。用動態散射體降低激光的相干性，通過控制散射體的性質來控制散射體后光束的相干性。（2）利用Van-Citter-Zernike定理使擴展光源發出的非相干光成為部分相干光。（3）將一些互不相干的激光本征模疊加來產生部分相干光束。
系統描述
本例介紹了如何上述第二種方法來實現部分相干光的建模。如圖1所示，整體結構是一個科勒照明系統。一個聚光元件將非相干光源傳遞到轉像透鏡的入瞳處。非相干光源照亮物體掩膜面，并在最后的像面上得到適當放大的像。為了對光束合理采樣，光源放在物體掩膜的共軛面處，以便光源具有一定的尺寸，而不是理想點光源。對于具有一定尺寸的光源，它所成的像就是部分相干的。當光源大到可以填滿轉像透鏡入瞳時，其所成的像就將是非相干的。
圖1.部分相干光建模示意圖
部分相干光的建模過程為：將光源看作無數的點光源，每個點光源通過系統成像，并在成像面上進行非相干疊加。因為點光源發出的光線要通過整個系統，所以點光源的數目一定要盡量小。一個完整的相干系統只需要一個點光源，而部分相干系統可能需要10個，而非相干系統差不多要求50個。
展開 白光干涉相干性測量 - 在VirtualLab Fusion中利用分布式計算分析
[圖片]
GLAD應用：部分相干光模擬
本例介紹了如何上述第二種方法來實現部分相干光的建模。如圖1所示，整體結構是一個科勒照明系統。一個聚光元件將非相干光源傳遞到轉像透鏡的入瞳處。非相干光源照亮物體掩膜面，并在最后的像面上得到適當放大的像。為了對光束合理采樣，光源放在物體掩膜的共軛面處，以便光源具有一定的尺寸，而不是理想點光源。對于具有一定尺寸的光源，它所成的像就是部分相干的。當光源大到可以填滿轉像透鏡入瞳時，其所成的像就將是非相干的。
系統描述
（1）降低激光的相干性來獲得部分相干光。用動態散射體降低激光的相干性，通過控制散射體的性質來控制散射體后光束的相干性。（2）利用Van-Citter-Zernike定理使擴展光源發出的非相干光成為部分相干光。（3）將一些互不相干的激光本征模疊加來產生部分相干光束。
一個理想的單色點光源發射的光是完全相干光。但實際物理光源不是點源，總是具有一定的空間尺度并包含眾多輻射單元，其發出的光也非嚴格的單色光,其光譜具有一定寬度，這種光即部分相干光。產生部分相干光主要有三種方法：
概述
展開 
利用邁克爾遜干涉儀和傅里葉變換光譜法測量相干性
摘要 在干涉儀中，條紋的對比度可能取決于光源的相干特性。例如，在具有一定帶寬的光源的邁克爾遜干涉儀中，干涉條紋對比度隨光程差的不同而變化。通過測量可動鏡不同位置的干涉圖對比度，可以得到光源的相干長度。典型的傅里葉變換光譜通常基于這種類型的光路。
建模任務
橫向干涉條紋——50 nm帶寬
橫向干涉條紋——100 nm帶寬
逐點測量
VirtualLab概覽
VirtualLab Fusion的工作流程? 設置入射高斯場- 基本光源模型? 設置元件的位置和方向- LPD II：位置和方向? 設置元件的非序列通道- 用于非序列追跡的通道設置
VirtualLab技術
文件信息
展開 ZEMAX軟件技術應用專題：如何為光學相干斷層掃描系統建模
光學相干斷層掃描（OCT）是一種斷層成像系統，可以根據從圖像反射或散射的光生成橫截面或三維圖像。 醫用組織成像是該系統的最典型應用，因為OCT安全且具有高分辨率，儘管光可以穿透的深度限制在毫米量級。
OCT測量系統依賴於邁克森干涉儀 (Michelson interferometer)，使得從參考物反射的光與樣品之間的相干性表明散射光源自樣品中與參考鏡的位置相對應的深度。
本文將逐步介紹如何在OpticStudio中創建商業上可用的OCT模型。
模型系統
健康人眼的角膜和虹膜（A）以及視網膜組織（B）的橫截面圖像如下所示。 顏色變化對應於返迴光強度的變化。 這表明發生了重大變化。
代表性的OCT系統如下所示。 光束應均勻地分成兩臂，其中一個在樣品體積上會聚，以最小化給定掃描的照射面積。 光源應為一束準直的寬帶光束；大帶寬意味著低相干性和高精度定位產生相干性的深度。
深度掃描也稱為軸向掃描或A掃描，它根據反射到樣品中的距離來測量反射光的強度。 儘管它在OCT系統的類型之間有所不同，但深度掃描通常由參考鏡執行，以使樣品返回的光對應於樣品和參考之間的特定光程差（OPD）。 透過以x或y方向旋轉掃描鏡來執行橫向，橫向或b掃描，從而在整個樣品區域上平移探測光束。
我們從商用OCT系統中獲取目標規格。 軸向分辨率完全來自光源特性，應在5μm的數量級上。 來自樣品處光束半徑的橫向分辨率應為15μm。800 nm範圍內的光將用於避免組織中的高吸收，這會限制穿透。
光源規格
OCT將干涉測量技術與寬帶近紅外光結合使用。 較寬的帶寬可提供最佳分辨率，而波長選擇可確定樣品材料中的穿透深度。
展開 光譜燈 | RP 系列激光分析設計軟件
這導致了一定程度的時間相干性(但相干長度往往遠低于1厘米)，而空間相干性一般相當低。在某些應用中，人們用光學帶通濾波器隔離特定的光線，通常用單色儀或某種類型的干涉濾波器。
下表列出了標準譜線的波長，并指出產生這些波長的光譜燈的種類。這些只是一些特別常見的光線；許多其他光線都有光譜燈可用。
表1:光學中常用的光譜線表，所有光譜線都可以由光譜燈產生。
操作原理
光譜燈基本上總是具有低氣壓的氣體放電燈，從而在很大程度上避免了壓力展寬（基于原子或離子發射期間頻繁碰撞的光譜展寬）。這樣，人們通常可以在幾條譜線上獲得光發射。
原則上，人們可以稱這種燈為弧光燈，因為它們用于連續波工作。然而，它們不與電弧放電一起工作，而是與低溫輝光放電一起工作。工作電流通常在較低的毫安范圍內，而大功率弧光燈通常在幾安培下工作。
燈中的發射體積通常保持相對較小，因為對于許多應用來說，人們無論如何只能利用來自相對較小區域的光。這意味著電極相對靠近，并且工作電壓低于長弧光燈。
通常，實際的燈殼被集成到另一個玻璃燈殼中，該玻璃燈殼通常為近似圓柱形。這有助于為用戶提供額外的防觸電保護，并保護燈具免受短路和觸摸的傷害。以這種方式達到稍高的燈溫度也可能是有幫助的。
基于波長穩定的激光器，可以制作出光功率大得多、光線寬小得多的波長標準。由于高度的空間相干性，它們的輻射亮度以及光譜輻射亮度也高出許多數量級。例如，基于這種高度復雜技術的光學頻率標準用于光學時鐘。
電氣方面
低發射體積和低功率密度意味著低輸出功率和低電輸入功率。然而，工作電壓可能高達數百伏，對于點火來說更高。這可能會導致安全隱患，例如燈具未正確隔離。
燈具供應商通常還提供合適的插座燈電源。
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GLAD
GLAD應用：部分相干光模擬
概述
一個理想的單色點光源發射的光是完全相干光。但實際物理光源不是點源，總是具有一定的空間尺度并包含眾多輻射單元，其發出的光也非嚴格的單色光,其光譜具有一定寬度，這種光即部分相干光。產生部分相干光主要有三種方法：
（1）降低激光的相干性來獲得部分相干光。用動態散射體降低激光的相干性，通過控制散射體的性質來控制散射體后光束的相干性。（2）利用Van-Citter-Zernike定理使擴展光源發出的非相干光成為部分相干光。（3）將一些互不相干的激光本征模疊加來產生部分相干光束。
系統描述
本例介紹了如何上述第二種方法來實現部分相干光的建模。如圖1所示，整體結構是一個科勒照明系統。一個聚光元件將非相干光源傳遞到轉像透鏡的入瞳處。非相干光源照亮物體掩膜面，并在最后的像面上得到適當放大的像。為了對光束合理采樣，光源放在物體掩膜的共軛面處，以便光源具有一定的尺寸，而不是理想點光源。對于具有一定尺寸的光源，它所成的像就是部分相干的。當光源大到可以填滿轉像透鏡入瞳時，其所成的像就將是非相干的。
圖1.部分相干光建模示意圖
部分相干光的建模過程為：將光源看作無數的點光源，每個點光源通過系統成像，并在成像面上進行非相干疊加。因為點光源發出的光線要通過整個系統，所以點光源的數目一定要盡量小。一個完整的相干系統只需要一個點光源，而部分相干系統可能需要10個，而非相干系統差不多要求50個。
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