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相似文献
 共查询到19条相似文献,搜索用时 281 毫秒
1.
空间移频超分辨成像技术利用样品表面的微纳结构对照明倏逝波的散射,使其转换为传播波,并将倏逝波携带的高频空间信息转换成低频信息,可被远场的显微物镜所接收,实现超分辨成像.其极限分辨率由照明的倏逝波波长决定,但分辨率仅在倏逝波波矢方向上有提升.在现有的棱镜全反射倏逝波生成方案中,倏逝波的最短波长受棱镜折射率的限制,因此其最高分辨率也受限制;且生成的倏逝波波矢为单一方向,因此分辨率存在方向差异性.为解决上述问题,建立了完整的空间移频超分辨成像仿真模型,并提出了一种新型倏逝波生成方案,可利用微纳结构产生波长更短、具有全方向波矢的倏逝波.结果显示,新方案可产生波长更短的倏逝波,并消除成像分辨率的方向差异性,从而避免现有方案中的多方位成像和图像后处理.空间移频超分辨成像技术具有大视场、高分辨、结构简单、操作方便、无需逐点扫描、可与普通光学显微镜兼容等优点,改进后将具有更广阔的应用空间.  相似文献   

2.
由于衍射极限的存在,传统光学透镜成像分辨率理论上只能达到入射光波长的一半。通过恢复和增强携带物体细部特征信息的高频倏逝波,基于表面等离子体的平面金属透镜有望突破这种光学衍射极限,实现超分辨成像。本文对平面薄膜式与纳米结构式两类平面金属透镜进行了综述,详细介绍了若干典型平面金属透镜的结构设计、工作机理及其聚焦性能,并对其特点与存在的问题进行了分析与讨论。由于光波在金属中传播时存在一定损耗,如何更高效地增强高频倏逝波信号并转换成传播波,使其参与成像,以更好地实现远场超分辨成像,以及如何进一步增大近场超高分辨率聚焦光斑焦深以及减小远场聚焦光斑尺寸,是表面等离子体平面金属透镜进一步研究的重点。  相似文献   

3.
带限函数在某区间内的振荡速度超过其最高傅里叶分量的特殊性质被称为超振荡.基于超振荡原理的微纳光子学器件可在不依赖倏逝波条件下于远场处突破衍射极限,因此在超分辨成像、纳米光刻及高密度光存储等领域具有重要应用.简要介绍了超振荡原理,重点归纳了几种超振荡微结构器件的设计及其聚焦成像性能,并指出了这些器件的不足及未来的研究重点.  相似文献   

4.
杨丹青  王莉  王新龙 《物理学报》2015,64(5):54301-054301
远场高分辨率成像是近几年来声学和光学领域的研究焦点之一, 倏逝波无法在介质中传播成为将高分辨率成像带入远场的最大困难.本文提出了一种均匀排列的散射钢柱构成的超构散射体成像方式, 利用周期结构负反射现象将倏逝波信息转化为可传播波来增强成像.有限元数值模拟被用来研究和验证该方案的可行性, 结果显示波长3.4 mm的声波可以在20 cm外的远场获得大约0.6个波长的成像分辨能力. 通过减小散射体的晶格常数有希望达到更高分辨率成像.  相似文献   

5.
针对远场微波成像所存在的瑞利极限,分析了实现亚波长成像的关键因素;继而通过设计光栅结构将近场的凋落波转化为传输波,实现了将凋落信息传输到远场区域;之后结合所设计的辅助光栅结构,构建了一套基于时间反演技术的远场成像系统.仿真和实验结果表明,所设计的辅助结构能将凋落波转为传输波,并且所构建的成像系统能够分辨出两个相距小于半波长的源目标.整个系统的设计为远场微波超分辨率成像提供了一种新的思路.  相似文献   

6.
多尺度水下偏振成像方法   总被引:3,自引:0,他引:3       下载免费PDF全文
韩平丽  刘飞  张广  陶禹  邵晓鹏 《物理学报》2018,67(5):54202-054202
水下偏振成像技术利用散射光偏振特性能够有效提高水下成像质量,在水下目标探测和识别领域具有重要应用价值.针对该技术在背景散射光和目标信息光分离时由于噪声放大现象导致重建图像质量受限的问题,提出多尺度水下偏振成像方法.该方法利用图像分层处理思想,结合小波变换的多尺度特性,对体现图像高对比度的基础层和低对比度但细节信息丰富的细节层分别进行处理,重建高对比度、高信噪比的清晰场景图像.实验结果表明,多尺度水下偏振成像方法不仅能够大幅提高对比度,复原图像细节信息,而且能够有效抑制放大噪声,提高重建图像的信噪比,在水下偏振成像领域具有良好应用前景.  相似文献   

7.
研究了基于计算全息光栅的方法产生能量按比例分布的多个螺旋光束的技术.在计算全息光栅的过程中引入了Gerchberg-Saxton迭代算法,并在此基础上利用位相型空间光调制器产生了具有轨道角动量态的多种光束,实现了多个指定轨道角量子数的螺旋光光场分布.给出了计算机仿真结果和实验结果,表明利用Gerchberg-Saxton迭代算法生成的位相型光栅可以生成多个指定轨道角动量量子数的光束,研究结果对于利用轨道角动量进行信息传输有益.  相似文献   

8.
基于坐标变换的轨道角动量光束分离技术,提出一种基于迭代算法的纯相位型扇出光栅设计方法,实现光束复制,以提高输出光斑的分辨率.建立轨道角动量光束的高分辨率分离系统的数值仿真模型.数值结果表明,加入该方法设计得到的纯相位型扇出光栅后,系统接收到的光斑能量更加集中,轨道角动量螺旋谱的弥散程度至少下降了0.35,错误概率下降了15%以上,有利于系统实现高分辨率的轨道角动量光束分离.  相似文献   

9.
介绍了一种利用倏逝波界面散射对单个纳米颗粒进行无标记成像的方法。分别使用全内反射(TIR)倏逝波与表面等离激元(SPPs)两种倏逝波与单个纳米颗粒相互作用,激发纳米颗粒极化并发生散射,所产生的界面散射与入射倏逝波发生干涉,形成了纳米颗粒极化场与抛物线形干涉条纹的特征成像。分别对直径为500,200,100nm的聚苯乙烯颗粒进行了单个纳米颗粒无标记成像。比较了两种倏逝波界面散射对单个纳米颗粒成像结果,发现表面等离激元界面散射成像中的单个纳米颗粒极化强度约是全内反射极化强度的10倍,并且接近于暗场成像。因此,表面等离激元界面散射对单个纳米颗粒无标记成像具有更高灵敏度。所提单个纳米颗粒无标记成像方法可以拓展到病毒检测、生物单分子成像等领域。  相似文献   

10.
赵天宇  周兴  但旦  千佳  汪召军  雷铭  姚保利 《物理学报》2017,66(14):148704-148704
结构光照明显微(structured illumination microscopy.SIM)作为一种宽场超分辨光学显微成像技术,具有成像速度快、光漂白和光毒性弱等优点,是目前主流超分辨成像方法之一.在SIM技术中,正弦强度分布的条纹结构光场的对比度决定了SIM超分辨图像的质量.低的条纹对比度将导致样品中超衍射极限的高频信息被噪声掩盖,从而无法解析出超分辨信息.结构照明入射光的偏振态调控决定了干涉条纹的对比度,是SIM的关键技术.鉴于此,本文总结对比了几种典型的SIM系统偏振控制方法,同时提出了一种使用零级涡旋半波片的偏振控制方法.实验证明,与其他方法相比,采用零级涡旋半波片法可以获得更高效的偏振控制效果,具有系统结构简单、易使用、可将光能利用率提升到接近100%的优点.  相似文献   

11.
高强  王晓华  王秉中 《物理学报》2018,67(9):94101-094101
为突破传统衍射极限实现远场超分辨率成像,提出了一种微波频段宽带立体超透镜用于目标远场超分辨率成像.该透镜可将携带着目标超分辨率信息的凋落波分量转换为传播波分量辐射到远场,进而可在远场接收这些信息并用于超分辨率成像.分别从频域和时域两方面对该透镜的超分辨率特性进行验证.在频域,利用多重信号分类算法对借助于该结构的扩展目标实现了λ/12的远场超分辨率成像,大幅度提升了成像效果.在时域,结合时间反演技术,验证了带宽提升对空间超分辨率聚焦特性带来的明显优势.  相似文献   

12.
13.
The convolution between spatial modes of two different parts of an optical system can convert evanescent waves into propagating waves. This principle is applied to different optical systems for analyzing various effects in transmission enhancements experiments. We discuss here the differences between the present principle which is related to broadening of resonances and the near-field optical microscopy based on a tunneling effect by a tip detector. The present analysis is applied in particular to two systems: a) transmission enhancement in one slit by coupling the transmitted radiation with transversal Fabry–Pérot electromagnetic (EM) modes, and b) transmission enhancement by coupling between a metallic film with arrays of holes and surface plasmons (SP). The present approach gives more information on transmission enhancement phenomena than that obtained by conventional treatments and can also solve certain disagreements between different theories. The differences between the present process of converting evanescent waves into propagating waves, and that related to the new development of getting a super-resolution by an hyperlens are discussed. PACS 41.20.Jb; 73.20.Mf; 42.79.Dj  相似文献   

14.
The entangled orbital angular momentum (OAM) photons propagating across a weakly turbulent atmosphere are investigated. Here, the paper uses the single-phase screen model based on the Kolmogorov theory of turbulence, and focuses on the influence of the backward scattering on OAM evolution. The results indicate that backward scattering plays an important role in the analysis of OAM entanglement evolution in the turbulent atmosphere. It cannot be negligible especially for higher-order OAM mode. Moreover, when OAM mode is greater than 4, entangled photon pairs composed of higher OAM modes are not more robust in turbulence within the weak scintillation regime. These results will be useful in future investigations of OAM-based optical wave propagation through turbulent atmosphere.  相似文献   

15.
To resolve the problem of missed evanescent waves in a beam focusing system,a hyperlens-based beam focusing device is proposed in this letter.This device can convert the evanescent waves into propagating waves,and then a super-resolution spot is formed at the center of the hyperlens.The working principle of the device is presented,and the way in which the material and structural parameters of the hyperlens affect the resolution and transmission is analyzed in detail.A multibeam focusing device is optimally designed,and the simulated results verify that a nanoscale spot with a diameter of 15.6 nm(corresponding toλ0/24,whereλ0 is the working wavelength in vacuum)is achieved,which is far less than the diffraction limited resolution with a value of 625 nm(1.7λ0).The device is expected to find numerous applications in optical data storage and nano-photolithography,among others.  相似文献   

16.
激光超衍射加工机理与研究进展   总被引:2,自引:0,他引:2       下载免费PDF全文
张心正  夏峰  许京军 《物理学报》2017,66(14):144207-144207
随着纳米科技和微纳电子器件的发展,制造业对微纳加工技术的要求越来越高.激光加工技术是一种绿色先进制造技术,具有巨大的发展潜力,己广泛应用于不同的制造领域.为实现低成本、高效率、大面积尤其是高精度的激光微纳加工制造,研究和发展激光超衍射加工技术具有十分重要的科学意义和应用价值.本文首先阐述了基于非线性效应的远场激光直写超衍射加工技术的原理与国内外发展状况,包括激光烧蚀加工技术、激光诱导改性加工技术和多光子光聚合加工技术等;然后介绍了几种基于倏逝波的近场激光超衍射加工技术,包括扫描近场光刻技术、表面等离子激元光刻技术等新型超衍射激光近场光刻技术的机理与研究进展;最后对激光超衍射加工中存在的问题及未来发展方向进行了讨论.  相似文献   

17.
Emerging methods of hyperthermia cancer treatment require noninvasive temperature monitoring, and ultrasonic techniques show promise in this regard. Various tomographic algorithms are available that reconstruct sound speed or contrast profiles, which can be related to temperature distribution. The requirement of a high enough frequency for adequate spatial resolution and a low enough frequency for adequate tissue penetration is a difficult compromise. In this study, the feasibility of using low frequency ultrasound for imaging and temperature monitoring was investigated. The transient probing wave field had a bandwidth spanning the frequency range 2.5-320.5 kHz. The results from a forward model which computed the propagation and scattering of low-frequency acoustic pressure and velocity wave fields were used to compare three imaging methods formulated within the Born approximation, representing two main types of reconstruction. The first uses Fourier techniques to reconstruct sound-speed profiles from projection or Radon data based on optical ray theory, seen as an asymptotical limit for comparison. The second uses backpropagation and conjugate gradient inversion methods based on acoustical wave theory. The results show that the accuracy in localization was 2.5 mm or better when using low frequencies and the conjugate gradient inversion scheme, which could be used for temperature monitoring.  相似文献   

18.
在不改变现有硬件条件的情况下,开展超分辨扫描重建方法,可以在不增加系统成本的基础上提高高分辨X射线显微镜的成像性能.设计了基于亚像素扫描的超分辨扫描模式,按照设计的调制方式进行亚像素位移的移动,采集多幅具有互补信息的低分辨率图像;然后基于系统的点扩散函数,对高分辨率图像进行复原;最后结合POCS超分辨重建算法重建出高分辨图像.实验结果表明,10倍光耦探测器下的衬度噪声比提高了20%左右,空间分辨力提高了0.2μm(约15%),细节分辨能力超过探测器像素尺寸1.35μm的限制,可以看到在低分辨率图像中看不到的细节.实验说明用超分辨技术提高高分辨X射线显微镜的分辨率是有意义的.  相似文献   

19.
The imaging system formed by an annular left-handed material (LHM) lens as well as the evanescent waves in the lens are simulated numerically with a finite-difference time-domain (FDTD) method. For b - a 〉 λ (a and b are respectively the inner and outer radii of the annular lens, and λ is the wavelength), when a point source is placed at an internal grid point, we demonstrate that the evanescent waves are produced around the internal interface, and cannot propagate outwards. As for b - a 〈λ ),, the evanescent waves appear around both the internal and the external interfaces, which remarkably implies the coupling between the two interfaces. Hence it can be inferred that the evanescent waves around the external interface participating in the super-resolution imaging result from the coupling of the evanescent waves around the interface. Moreover, the partly uncomprehended properties of the evanescent waves in the LHM slab are also disclosed. It is conducive to understanding the evanescent waves in the LHMs further.  相似文献   

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