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

近期，中科院上海光機(jī)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。 RM2feWm  
相位成像對(duì)于弱吸收，強(qiáng)散射的物體探測(cè)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(cè)等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。在眾多的相位測(cè)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(jiǎn)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(duì)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(cè)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(chǎng)調(diào)控器件，通過改變亞波長(zhǎng)尺寸的共振單元結(jié)構(gòu)，能夠高效地調(diào)控光場(chǎng)的相位、振幅、波長(zhǎng)、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。 WV|9d}5  
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(duì)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(duì)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(shì)。 ;SA+
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