中国科学技术大学光学工程学院光电信息科学研究所科大光学团队，在光场重构与成像领域取得重要进展，突破了光学模拟技术瓶颈，首次将光场重构与传输矩阵相结合，实现了高精度全光场传输模拟。
此项技术突破发表在国际光学领域顶级期刊《光学快报》上，该期刊对该项成果高度评价，认为这项技术有望推动光学系统成像性能的全面提升。
研究背景
光场重构技术是研究光场信息的重要手段，在光学成像、显微成像等领域具有广泛的应用。传统的基于衍射理论的光场重构技术，虽然能够取得较好的重构精度，但是受限于衍射极限，其重构分辨率较低，难以满足高精度成像的需求。
而传输矩阵方法是一种基于统计光学理论的光场传输模拟方法，其不受衍射极限的限制，能够模拟任意光场在传输过程中发生的相位和振幅变化。但是，传统传输矩阵方法需要采集大量的传输矩阵数据，计算量大，难以满足实时成像的要求。
创新技术
科大光学团队提出的光场重构与传输矩阵相结合的技术，突破了传统光场重构技术和传输矩阵方法的限制，实现了高精度全光场传输模拟。
具体而言，该技术首先利用光场重构技术，将输入光场分解为一组基模分量。利用传输矩阵方法，模拟基模分量在传输过程中的相位和振幅变化。最后，将模拟后的基模分量重新组合，得到输出光场。
通过这种方法，该技术可以实现高精度全光场传输模拟，并且能够避免传统传输矩阵方法需要采集大量数据的问题。同时，该技术还具有实时成像能力，能够满足高精度成像的需求。
应用前景
该项技术突破具有广阔的应用前景，有望推动光学系统成像性能的全面提升。
具体而言，该技术可以应用于：
- 光学成像：提高光学成像系统的分辨率和成像质量。
- 显微成像：实现高分辨率显微成像，打破衍射极限。
- 光学设计：优化光学系统的成像性能，提高系统的效率和可靠性。
- 其他领域：例如光学通信、光子计算等领域，都有潜在的应用。
结论
科大光学团队在光场重构与成像领域取得的重要进展，突破了光学模拟技术瓶颈，实现了高精度全光场传输模拟。该项技术突破有望推动光学系统成像性能的全面提升，在光学成像、显微成像、光学设计等领域具有广阔的应用前景。
参考文献：
- Z. Wang, K. Wang, X. Liu, Q.Hu, and Y. Zhang, "Full-field optical field propagation simulation based on field reconstruction and transmission matrix," Opt. Express 30, 44408-44416 (2022).
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