化工儀器網(wǎng)手機(jī)版
移動(dòng)端訪問更便捷
今日焦點(diǎn) Today's Focus
查看更多+-
干貨滿滿！“第四屆地質(zhì)與稀土樣品處理及檢測技術(shù)專場線上研討會(huì)”邀你報(bào)名
2025年5月15日14：00，化工儀器網(wǎng)特舉辦“第四[詳細(xì)]
熱門視頻 Popular videoS
查看更多+
專題
專題
上海光機(jī)所在基于連續(xù)變焦超構(gòu)透鏡的緊湊型定量相位成像研究上取得進(jìn)展
2024年07月26日 08:33:49
來源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：4846
近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所空天激光技術(shù)與系統(tǒng)部司徒國海研究員和郭勁英副研究員團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種基于入射線偏振態(tài)連續(xù)變焦的超構(gòu)透鏡，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)緊湊且穩(wěn)定的定量相位成像器件的設(shè)計(jì)。
【化工儀器網(wǎng) 時(shí)事熱點(diǎn)】近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所空天激光技術(shù)與系統(tǒng)部司徒國海研究員和郭勁英副研究員團(tuán)隊(duì)，基于超構(gòu)表面偏振敏感的特性，設(shè)計(jì)了一種基于入射線偏振態(tài)連續(xù)變焦的超構(gòu)透鏡，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)緊湊且穩(wěn)定的定量相位成像器件的設(shè)計(jì)。相關(guān)成果以“Varifocal Metalens for Compact and Accurate Quantitative Phase lmaging”為題，發(fā)表于ACS Photonics。
相位成像對于弱吸收，強(qiáng)散射的物體探測有重要意義，它能夠反映透明物體的局部厚度和結(jié)構(gòu)的折射率信息，在生物顯微、材料檢測等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。在眾多的相位測量技術(shù)中，光強(qiáng)傳輸方程(TIE)是一種非干涉的定量相位成像方法，它具有抗干擾能力強(qiáng)、系統(tǒng)簡單、計(jì)算方便、無需相位解包裹的優(yōu)點(diǎn)，在生物層析、自適應(yīng)光學(xué)、X射線衍射成像等領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。光強(qiáng)傳輸方程需要采集一副對焦圖像和多幅離焦圖像來估計(jì)軸向的微分，然后再從軸向微分中獲取相位信息。
傳統(tǒng)的 TIE 通過機(jī)械地移動(dòng)探測器的位置或者使用電控變焦透鏡獲取多幅強(qiáng)度圖像，具有穩(wěn)定性差和集成度低的缺點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)更加緊湊的成像系統(tǒng)，超表面的復(fù)用技術(shù)逐漸在該領(lǐng)域中得到應(yīng)用。超表面是一種人工設(shè)計(jì)的光場調(diào)控器件，通過改變亞波長尺寸的共振單元結(jié)構(gòu)，能夠高效地調(diào)控光場的相位、振幅、波長、偏振等維度。作為一種高集成度的平面光學(xué)器件，其在全息顯示、光計(jì)算、生物傳感、光學(xué)成像領(lǐng)域的應(yīng)用被廣泛地研究。
研究團(tuán)隊(duì)使用雙折射的納米結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了一種基于偏振旋轉(zhuǎn)的連續(xù)變焦的超透鏡來采集多幀圖像，即當(dāng)入射線偏振光的偏振方向發(fā)生旋轉(zhuǎn)時(shí)，超透鏡的焦距也會(huì)發(fā)生連續(xù)的變化，從而得到在焦和不同程度的離焦圖像，圖1為對應(yīng)的工作原理示意圖。和其它變焦透鏡相比，這種方法不需要對透鏡本身施加任何外加驅(qū)動(dòng)力，而是將變焦特性轉(zhuǎn)換到照明光源的偏振調(diào)控上，因而具有穩(wěn)定性高的優(yōu)勢。
圖1 基于偏振敏感變焦超透鏡的定量相位成像示意圖
研究團(tuán)隊(duì)還設(shè)計(jì)并加工了直徑600μm，連續(xù)變焦范圍25μm的超構(gòu)透鏡。與常規(guī)雙偏振復(fù)用超透鏡不同，該偏振復(fù)用型的超透鏡經(jīng)過特殊的近似設(shè)計(jì)，即可達(dá)到連續(xù)變焦的效果。研究人員對超構(gòu)透鏡的聚焦性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)上的表征，結(jié)果如圖2所示。
圖2 超構(gòu)透鏡的變焦特性表征。
(a) 不同偏振角的光入射下超透鏡的聚焦表現(xiàn)， (b) 仿真和實(shí)驗(yàn)中的焦距變化曲線，以及實(shí)驗(yàn)測得的超透鏡在 0-90°偏振光照射下的聚焦效率。(c) 在 TE 偏振(0°)照明下超透鏡的焦斑強(qiáng)度和半高全寬。
研究團(tuán)隊(duì)將連續(xù)變焦超透鏡應(yīng)用于定量相位成像，通過改變照明光的偏振態(tài)，在不移動(dòng)探測器的情況下獲取多幅離焦圖像。基于高階 TIE 算法，研究團(tuán)隊(duì)能夠準(zhǔn)確且穩(wěn)定地對透明物體進(jìn)行定量相位成像。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，無論是具有大梯度相位還是緩變相位的物體，均能獲得良好的重建效果。該基于偏振的連續(xù)變焦超構(gòu)透鏡具有緊湊、輕量化、系統(tǒng)簡單穩(wěn)定且精度高的優(yōu)勢，在高集成無標(biāo)記顯微器件上有著廣闊的應(yīng)用潛力。
圖3 超構(gòu)透鏡的變焦特性表征。(a)定量相位成像實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，BF：帶通濾波器，LP：線偏振片，PO：相位物體，ML：超透鏡，OL:物鏡,TL:管透鏡。(b)在0-90°偏振光照射下，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測量和校準(zhǔn)的相位物體強(qiáng)度圖像。偏振 45°下的圖像為聚焦圖像，其他圖像為離焦圖像。(c)定量相位物體重建結(jié)果對比，左：白光干涉儀測得真值，中：多平面方法重建的相位結(jié)果，右：傳統(tǒng)雙平面解耦方法。(d) 虛線中相位分布的比較和殘差。 MF：多平面方法，TF：雙平面方法，MR：多平面殘差，TR：雙平面殘差。
相關(guān)閱讀 Related Reading
查看更多+-
2025年專精特新“小巨人”企業(yè)認(rèn)定和復(fù)核工作正式啟動(dòng)
5月14日，工業(yè)和信息化部組織開展2025年專精特新“小巨人”企業(yè)認(rèn)定和復(fù)核工作。2025-05-15 10:13:03 -
助推新時(shí)代東北全面振興邁向新高度 第63屆高博會(huì)將于長春舉辦
由中國高等教育學(xué)會(huì)主辦的第63屆高等教育博覽會(huì)將于5月23至25日在吉林長春舉辦，將圍繞新時(shí)代推動(dòng)?xùn)|北全面振興這一主題，集中展示吉...2025-05-14 17:06:17 -
2025第一季度儀器儀表行業(yè)上市公司業(yè)績披露，誰最搶眼？
近期，各大儀器儀表行業(yè)上市公司已披露2025年一季度報(bào)告?；x器網(wǎng)特整理了70家企業(yè)的一季報(bào)財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)，從營業(yè)收入與凈利潤帶大家了...2025-05-13 17:22:29 -
數(shù)據(jù)中心建設(shè)潮：數(shù)字經(jīng)濟(jì)的引擎與可持續(xù)發(fā)展的挑戰(zhàn)
數(shù)字時(shí)代的動(dòng)力心臟”支撐著“數(shù)字居民”的互聯(lián)網(wǎng)日常，正在經(jīng)歷前所未有的建設(shè)熱潮。2025-05-13 15:44:46 -
預(yù)算320萬 復(fù)旦大學(xué)采購高溫紅外輻射測試設(shè)備
復(fù)旦大學(xué)高溫紅外輻射測試設(shè)備的預(yù)算金額為320萬元，項(xiàng)目編號(hào)為HW2025042205(3109-254Z20253009)。2025-05-13 15:31:26 -
英國萊斯特大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種利用聲波技術(shù)高效分離材料的新方法或?qū)⒊蔀榻鉀Q該問題的關(guān)鍵。2025-05-13 11:12:32
版權(quán)與免責(zé)聲明
- ①凡本網(wǎng)注明“來源：化工儀器網(wǎng)”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其他方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的，應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用，并注明“來源：化工儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
- ②本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來源（非化工儀器網(wǎng)）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對其真實(shí)性負(fù)責(zé)，不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí)，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來源，并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
- ③如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
