多模光纤光学传输矩阵的压缩感知采样
光学
2026-03-12 v1 图像与视频处理
摘要
不透明材料的光学传输矩阵(TM)测量是一种高级形式的空间变异像差校正。除成像外,基于TM的方法正涌现于包括光通信、光学微操控和光学计算在内的一系列领域。在许多情况下,TM对其所表征的散射介质构型的扰动非常敏感。因此应用通常需要对脆弱的TM进行最新表征,这通常需要进行数百至数千次探测测量。在本工作中,我们探索如何利用压缩感知框架放宽这些测量要求:引入先验信息能够从比我们旨在重建的TM维度更少的测量中准确估计。此类先验的示例包括连接输入和输出场的记忆效应知识、光学系统的近似模型,或近期但已退化的TM测量。我们通过在压缩比低至约5%的情况下以良好保真度重建支持754个模式的多模光纤的完整尺寸TM来证明这一概念。可实现的压缩水平取决于我们先验的强度。我们在本例中表明,使用在压缩比低至约1%(8次探测测量)下重建的TM仍可进行成像。这种压缩TM采样策略非常通用,可应用于任何我们拥有某些先验知识的散射系统,包括扩散体、薄组织层、任何已知折射率剖面的光纤,以及不透明壁的反射。这些方法为快速测量高维TM或在测量次数有限的情况下进行测量提供了一条途径。
引用
@article{arxiv.2007.15891,
title = {Compressively sampling the optical transmission matrix of a multimode fibre},
author = {Shuhui Li and Charles Saunders and Daniel J. Lum and John Murray-Bruce and Vivek K Goyal and Tomas Cizmar and David B. Phillips},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.15891},
year = {2026}
}
备注
17 pages, 11 figures