化工儀器網(wǎng)手機版
移動端訪問更便捷
今日焦點 Today's Focus
查看更多+-
市場月報 | 6月PCR儀中標盤點 國產(chǎn)品牌表現(xiàn)亮眼
據(jù)化工儀器網(wǎng)不完全統(tǒng)計，6月中國政府采購網(wǎng)上P[詳細]
熱門視頻 Popular videoS
查看更多+
專題
專題
最新產(chǎn)品 Latest productS
查看更多+
上海光機所在基于連續(xù)變焦超構(gòu)透鏡的緊湊型定量相位成像研究上取得進展
2024年07月26日 08:33:49
來源：化工儀器網(wǎng) 點擊量：4897
近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機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隊設(shè)計了一種基于入射線偏振態(tài)連續(xù)變焦的超構(gòu)透鏡，實現(xiàn)了系統(tǒng)緊湊且穩(wěn)定的定量相位成像器件的設(shè)計。
【化工儀器網(wǎng) 時事熱點】近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機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隊，基于超構(gòu)表面偏振敏感的特性，設(shè)計了一種基于入射線偏振態(tài)連續(xù)變焦的超構(gòu)透鏡，實現(xiàn)了系統(tǒng)緊湊且穩(wěn)定的定量相位成像器件的設(shè)計。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、系統(tǒng)簡單、計算方便、無需相位解包裹的優(yōu)點，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。光強傳輸方程需要采集一副對焦圖像和多幅離焦圖像來估計軸向的微分，然后再從軸向微分中獲取相位信息。
傳統(tǒng)的 TIE 通過機械地移動探測器的位置或者使用電控變焦透鏡獲取多幅強度圖像，具有穩(wěn)定性差和集成度低的缺點。為了實現(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。
研究團隊使用雙折射的納米結(jié)構(gòu)設(shè)計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，超透鏡的焦距也會發(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
研究團隊還設(shè)計并加工了直徑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，即可達到連續(xù)變焦的效果。研究人員對超構(gòu)透鏡的聚焦性能進行了實驗上的表征，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) 仿真和實驗中的焦距變化曲線，以及實驗測得的超透鏡在 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度和半高全寬。
研究團隊將連續(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，研究團隊能夠準確且穩(wěn)定地對透明物體進行定量相位成像。實驗結(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)定量相位成像實驗裝置示意圖，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)實驗測量和校準的相位物體強度圖像。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+-
國儀之光，破局時刻 | analytica China 2026 早鳥優(yōu)惠倒計時60天！
第十三屆慕尼黑上海分析生化展(analytica China 2026)將于2026年11月16-18日在上海新國際博覽中心N1-...2025-07-08 18:54:07 -
浙江：規(guī)范和加強省實驗室、省技術(shù)創(chuàng)新中心補助資金的管理
浙江省科學(xué)技術(shù)廳發(fā)布《省實驗室、省技術(shù)創(chuàng)新中心補助資金管理辦法(征求意見稿)》。公開征求意見時間：2025年7月4日至2025年7...2025-07-08 15:21:42 -
豪擲6102萬元采購282臺/套儀器設(shè)備！中檢院2025年專項設(shè)備購置項目招標
近日，中國食品藥品檢定研究院發(fā)布招標公告，招標總金額6102萬元。采購的儀器設(shè)備共計282臺/套，包括電子舌、生物熒光微生物快檢系...2025-07-08 14:59:03 -
自然科學(xué)基金委：支持在科技競爭“無人區(qū)”開辟重要研究方向
7月7日，國家自然科學(xué)基金委員會發(fā)布消息稱，自然科學(xué)基金委近日制定重大非共識項目試點實施方案，將于2025年啟動資助試點。2025-07-08 14:07:23 -
AI“聯(lián)合科學(xué)家”重塑科研協(xié)作方式
科學(xué)家親身試用后或震驚其洞察之深，或質(zhì)疑其缺乏靈感與人性溫度，AI能代替人類思考嗎？2025-07-08 13:37:11 -
聚光科技發(fā)布2025年半年度業(yè)績預(yù)告
聚光科技(杭州)股份有限公司(股票代碼：300203)公布2025年半年度業(yè)績預(yù)告，業(yè)績階段性承壓，目前現(xiàn)金流保持穩(wěn)健，核心高端業(yè)...2025-07-08 13:36:01
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)贊同其觀點和對其真實性負責(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)站或個人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來源，并自負版權(quán)等法律責(zé)任。
- ③如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請在作品發(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。
