随机并行梯度下降算法的应用背景
基于随机并行下降算法的自适应光学技术可以提高激光作用到目标上的聚集程度；降低空间目标在望远镜成像面上的模糊程度，提高目标识别的准确度，实现对目标的精跟踪；提高激光通信系统的载波光束质量，降低系统的噪声水平、提高数据传输速率等，在天文自适应成像领域已得到成功应用。
随机并行梯度下降算法，简称为SPGD算法，是一种无模型优化算法。SPGD算法特别适用于那些控制变量数量较多，受控系统复杂，难以建立精确数学模型的最优化控制过程。它通过并行处理和随机选择样本，有效提高了优化效率。SPGD算法的关键点在于其并行处理能力，允许同时对多个参数进行优化，大大提升了计算效率。
随机并行梯度下降算法的发展历程始于随机逼近（Stochastic Approximation，简称SA）理论与人工神经网络（Artificial Neural Networks）技术的融合。美国陆军研究实验室的Voronstov基于同时扰动随机近似控制算法，发展出了自适应光学校正技术[1]。这一创新为随机并行梯度下降算法的诞生奠定了基础。
散斑概述
人们对散斑的统计性质进行了深入的研究，包括相干和部分相干、偏振和部分偏振等情况。因为散斑图样对相干成像系统来讲，是一种很讨厌的相干噪声，它限制了成像系统的分辨率。为此人们曾致力于把散斑效应减至最小的研究，但是进展不大。相反，近年来在利用散斑的特点应用于各个领域却取得了不少进展。
从负面角度看，散斑可以视为一种干扰，它可能降低波的成像清晰度，导致信号失真，对成像质量构成挑战。然而，从积极的一面来看，超声散斑实际上蕴含着丰富的信息，它是一种揭示事物本质及其变化规律的关键工具。通过分析散斑的变化，科学家们能够获取关于温度和运动状态的宝贵信息。
本文档详细探讨了光学散斑现象的理论基础及其广泛应用。首先，我们从散斑的起源和表现开始，1节介绍了散斑现象的一般背景，2节通过直观解释其形成原因，接着3节概述了必要的数学预备知识。
基本概述 在海洋环境中，雷达会遇到来自海面的反向散射信号，称为海杂波。这一特性在遥感系统中尤为重要，如星载合成孔径雷达用于海洋学研究，收集关于波浪、洋流、海冰等数据。同时，散射仪通过测量数百平方公里的平均后向散射，以风速和风向为主要目标。
激光检测技术广泛应用于多种领域，包括激光干涉测长、激光测距、激光测振、激光测速、激光散斑测量、激光准直、激光全息、激光扫描、激光跟踪以及激光光谱分析等。这些应用展现出激光测量的强大优势。尤其在纳米测量中，激光外差干涉技术扮演着重要角色。
对于空间分辨率低的雷达，分辨率单元尺寸远大于海浪波长，并且对于掠射角大于10度，杂波通常被简单地建模为散斑和幅度是瑞利分布的。杂波具有短的去相关时间，通常在5-10毫秒范围内。
超高分辨率显微术的原理
1、受激发射损耗显微镜（STED）STED显微镜通过使用第二个激光器（STED激光器）来抑制位于激发中心以外的荧光团的荧光发射，实现超高分辨率。这一过程基于受激发射过程，当激发态荧光基团遇到与激发态和基态能量差匹配的光子时，荧光在自发发射前通过受激发射回到基态。
2、STED通过抑制激发中心以外的荧光发射，利用受激发射损耗原理，将X-Y平面分辨率提升至接近20纳米。STORM和PALM则依赖于高精度定位单个荧光源，通过光开关荧光基团或光激活基因编码蛋白，实现了空间分辨率达到20纳米的超分辨率成像，但牺牲了部分时间分辨率。
3、超分辨率荧光显微技术从原理上打破了原有的光学远场衍射极限对光学系统极限分辨率的限制，在荧光分子帮助下很容易超过光学分辨率的极限，达到纳米级分辨率。这一技术在生物、化学、医学等多个学科拥有广泛的应用。长期以来， 光学显微镜的分辨率都被认为是有极限的，它不可能超过二分之一个光波长度。
4、年，德国科学家Stefan Hell 开发了一种超高分辨率显微技术，其基本原理是通过物理过程来减少激发光的光斑大小，从而直接减少点扩散函数的半高宽来提高分辨率。当特定的荧光分子被比激发波长长的激光照射时，可以被强行猝灭回到基准态。
5、MicroCT又称微型CT或显微CT，是一种新型的采用X线成像原理进行超高分辨率三维成像技术。可以在不破坏样品的情况下，对骨骼、牙和各种生物材料进行超高分辨率X线成像，获得高精度三维图像，并进行结构、密度和力学的定量分析，是研究硬组织材料的强大工具。
6、该技术数字显微技术具有大视场和高分辨率的双重优势，尤其适用于生命科学领域，使医疗器械具备输出大视野、高分辨显微图像的能力，无需显微镜和扫描装置，设备结构简单，易于集成与样本自动化预处理、高通量检测和人工智能辅助诊断等技术，推动医疗器械的智能化和普及化。
随机激光器中的随机分布反馈怎么理解,反馈光有什么作用?
1、反馈光在随机激光器中有重要的作用。首先，反馈光可以增加激光腔内的光程，从而增强激光的放大效应。其次，反馈光还可以改变激光腔内的光场分布，使得激光器的输出更加随机。最后，反馈光还可以影响激光器的共振频率，从而改变激光的输出频率。
2、分布反馈是光反馈的形式，是说激光器的腔镜用的不是传统的两面镜子，而是周期性光栅进行反馈。DFB激光器就是distributedfeedback（分布反馈）激光器。FP是说腔镜用的是法布里-玻罗镜（就是两块平行的镜子）。量子阱是说工作物质的厚度很薄，通常是10nm作用，量子化了。
3、DFB，即Distributed FeedBack的缩写，直译为“分布式反馈”，在英语中广泛应用于计算机硬件领域，表示一种反馈系统，其中信息在多个节点之间分散传递并形成回路。这个缩写词在英文中的流行度为5842，展示了其在技术交流中的普遍使用。
4、在这个时期，贝尔实验室的H.利戈尼克等人发现周期结构中的反向布喇格散射可以作为一种反馈机制，取代传统的解理面，这在激光器设计中具有重要意义。起初，这种结构被应用于染料激光器，随着技术的发展，1973年开始被应用于半导体激光器，到了1975年，GaAs分布反馈激光器已经实现了室温下的稳定连续运行。
5、为了将辐射功率集中在同一主模上，同时使各振荡模式的阈值增益差增大，可以采用如下方法：（1）在均匀分布的周期折射率光栅区引进一个λ/4相移；（2）将解理面之一增透或另一面增反，造成非对称的腔面反射率；（3）在有源区中靠近腔面的一小段区域上形成无分布反馈光栅的透明区；（4。
6、分布反馈激光器的一大优点是其出色的波长选择性和单纵模工作特性。这种选择性源于布喇格效应对波长的敏感，激光器的阈值会随着偏离布喇格波长 λ0而增加。