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  • 基于超构透镜的快照式复振幅成像

    作者:Liu Li、Shuai Wa 来源:中国光学 时间:2024-01-15 22:07 阅读:508 [投稿]
    提出利用一种基于半导体工艺制造的单层“超构透镜”替代传统相机镜头组,结合偏振相移剪切干涉和相位重建算法,构建了一套新体制紧凑、鲁棒的复振幅光场成像系统。

    基于超构透镜的紧凑型复振幅成像系统如图3A所示。为验证系统的相位测量能力,用其表征了形貌不规则的紫外光胶的表面高度,结果如图3B所示。该方法与商用白光干涉仪测量结果高度符合,同时其单次测量耗时仅10 毫秒。该超构透镜也可以作为独立的快拆模块与标准显微镜系统集成来观察微观物体。如图3D-E所示,该系统测量的不同高度的定量相位分辨率靶标的结果与白光干涉仪高度一致。此复振幅成像显微镜也可用于活细胞的无标记观察,同时提供强度和相位信息,如图3F-G所示。


    图3.复振幅成像系统的应用演示

    此外,由于复振幅图像可以在单帧拍摄中获得,因此该系统可被用于记录三维面形的快速动态演化过程或者用于运动细胞无标记观察。作为示例,本工作中分别演示了对空气扰动下的紫外光胶的表面形貌演化过程的记录以及对运动的草履虫细胞的观测,如图4所示。


    图4.动态复振幅成像系统的应用演示

    本工作利用了单层超构透镜极致的空间和偏振复用能力,可以通过单次拍摄确定地重建复振幅光场。该系统的集成化和高鲁棒性使其非常适合于空间受限的成像场景,如内窥镜和快速移动目标的便携式即时医疗诊断。此外,其有望为光学像差校正和光学频段的远场超分辨成像提供新的思路。

    相关链接:https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adl0501

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