等宽圆环光瞳滤波器的超分辨性能研究

设计一种等宽圆环光瞳滤波器 ,并研究了它的超分辨性能。分析了光瞳中心半径和圆环数对斯特耳比、超分辨能力和旁瓣强度的影响 ,讨论了设计等宽圆环光瞳滤波器时中心半径和圆环数的优化问题。表明圆环数为奇数和偶数时 ,光瞳具有不同的超分辨性能 ;圆环数分别取 1和 2时 ,综合考虑超分辨性能较佳     

正弦变化的振幅型光瞳滤波器

光瞳滤波器作为实现超分辨的基本元件之一，它的设计以及制作都非常重要。设计了一种正弦变化的振幅型光瞳滤波器，可以通过调节少量的参量实现各种不同的超分辨模式。选择正弦函数的周期以及光瞳中心点透过率变化两个参量来实现对最终超分辨效果的调节。数值计算结果表明：在整个人射光瞳上的透过率瞳函数分布具有0．5～2个正弦振幅周期时，较为合适。小于0．5个周期将不会有任何超分辨效果，大于2个周期超分辨效果反而变差。数值计算中还注意到，当周期数为整数时，斯特雷尔比将保持0．25不变。对正弦变化振幅型光瞳滤波器的计算结果，显示了其特殊的性质，对实际中制作正弦变化振幅型光瞳滤波器有一定的指导作用。     

多项式型相位光瞳滤波器实现三维超分辨

为研究连续型相位光瞳滤波器对光学成像系统成像效果的影响,并实现对远场光学成像系统分辨率的提升,设计了一种多项式函数形式的相位型光瞳滤波器,证明其可以实现三维超分辨.给出了其与一种典型三区型相位光瞳滤波器的超分辨效果的对比.通过对比可以发现,在分辨效果的改善上,横向分辨率有明显提升,但施特雷尔比会有所下降.此外,由于此种...     

两区复振幅光瞳滤波器的优化设计研究

现在设计的超分辨光瞳滤波器大多是对光瞳函数进行设计和优化,本文在此基础上,设计了一种新的光瞳函数,具有此函数的超分辨光瞳滤波器,给设计参量b一确定的值,调节参量a或者固定参量a,调节参量b,均可以在一定程度上实现较好的横向超分辨,且具有比较高的斯特尔比,当a=2.1,b=-0.7时,轴向光强值在一段范围内变化缓慢,扩展...     

光学相干层析成像轴向超分辨研究

为了提高光学相干层析成像(OCT)的轴向分辨率,采用OCT与光学超分辨术相结合的方法,设计了三区相位型和振幅型两种光瞳滤波器,并将制作的光瞳滤波器应用于系统的样品臂中,分别测量不同条件下对应的轴向响应曲线,结果与理论分析基本吻合,实现了轴向分辨率10％以上的提高,从而验证了利用合适光瞳滤波器实现OCT轴向超分辨的可行性.     

三区振幅型超分辨光瞳滤波器的设计

提出运用非线性规划及目标规划法,在给定斯特雷耳比S(超分辨模型和艾里模型主瓣最大亮度比)的条件下,设计出使成像系统的横向、轴向及三维分辨率分别达到最大值的环形振幅型超分辨光瞳滤波器。给出超分辨优化设计模型和实例,并作图验证其结果。对超分辨率伴随的旁瓣效应,把滤波器应用于共焦扫描系统,可有效地抑制旁瓣,提高成像信噪比和对比度。此方案用于三区以上振幅型超分辨滤波器及环形纯相位超分辨光瞳滤波器的设计,为超分辨滤波器的设计提供了参考。     

可调谐位相型光瞳滤波器的横向光学超分辨和轴向扩展焦深

为克服传统光瞳滤波器的缺点，实现系统光学超分辨性能的可调谐性，设计了一种新型可调谐的位相型光瞳滤波器.该光瞳滤波器包括两个λ/4波片和置于其间的λ/2波片，其中λ/2波片分为两个可作相对旋转的区域.研究结果表明，通过旋转λ/2波片的任意一区域不仅可以实现系统横向光学超分辨能力的可调性，而且可以在横向分辨能力提高的同时实现光学系统轴向焦深的扩展以及轴向焦移. 关键词： 光学超分辨 位相型光瞳滤波器 可调谐     

共焦显微系统中光学超分辨光瞳滤波器的设计

利用矢量衍射理论设计了适用于共焦显微等大数值孔径系统的三区二元相位型超分辨光瞳滤波器.数值模拟了等效数值孔径为1.4的共焦显微系统焦点附近的光强分布,根据系统所需要的斯特雷尔比和轴向分辨率,采用优化搜索算法求解了能够实现光学超分辨的三区二元相位型光瞳滤波器结构.结果表明,利用所设计的三区二元相位型光瞳滤波器可以在较低旁...     

可调谐位相型光瞳滤波器的横向光学超分辨和轴向扩展焦深

为克服传统光瞳滤波器的缺点，实现系统光学超分辨性能的可调谐性，设计了一种新型可调谐的位相型光瞳滤波器.该光瞳滤波器包括两个λ/4波片和置于其间的λ/2波片，其中λ/2波片分为两个可作相对旋转的区域.研究结果表明，通过旋转λ/2波片的任意一区域不仅可以实现系统横向光学超分辨能力的可调性，而且可以在横向分辨能力提高的同时实现光学系统轴向焦深的扩展以及轴向焦移.     

基于矢量光场调控的宽波带全晶体型光瞳滤波器

基于复合波片消色差设计方法,结合矢量光场衍射受限的大数值孔径聚焦理论,以600 nm为中心波长,提出了一种适用于宽波带的全晶体型光瞳滤波器。该滤波器由三片具有同心分区环带的复合延迟波片构成,每分区波片具有各自的方位角及环带参数,且相邻环带光轴垂直。在轴对称偏振矢量光场入射下,通过调节光瞳滤波器的方位角,经聚焦后,在550~650 nm波长范围内,均可获得轴向焦深的扩展、横向压缩的光针场以及衍射受限的三维光管场。研究结果表明,该光瞳滤波器在100 nm波段内实现了宽波带矢量光场的调控。     

Quasi-achromatic superresolving phase only pupil filters

Reported in this paper is a new design of the quasi-achromatic phase-only superresolving pupil filters (QAPSFs) relatively independent of wavelength based on the zero order Bessel function of the first kind. The effect of design parameters of the new filters on the superresolving performance parameters such as the normalized spot size (G) and the Strehl ratio (S) is discussed and analyzed in detail. As an example, the performance parameters of QAPSFs made of optical quartz glass are simulated and compared with phase only pupil filters, which indicate that this kind of filters is less independent of wavelength in the range from 300 nm to 589 nm for superresolution, and a high Strehl ratio is also obtained. The equivalent performance parameters are derived to characterize the superresolution performance of the quasi-achromatic filter.     

复振幅光瞳滤波器的三维超分辨性能研究

超分辨技术中现有的纯振幅型或纯相位型光瞳滤波器，大部分只能实现轴向或横向超分辨而不能实现三维超分辨，三维超分辨在三维成像系统中有着重要的作用。因此为提高成像系统中的三维分辨能力，设计了一种复振幅光瞳滤波器，并对其三维超分辨性能进行了研究。详细分析了该光瞳滤波器的第一区半径和透射率对施特雷尔比、轴向和横向超分辨因子以及旁瓣能量的影响。通过一系列的模拟证明，借助于复振幅光瞳滤波器可以实现三维超分辨。该滤波器的优点是容易实现三维超分辨，且有比较高的施特雷尔比，缺点是三维超分辨的实现总是伴随着旁瓣能量的增加，但可以采用共焦扫描成像系统来加以抑制。     

Effect of fabrication errors on axial super-resolution property of a three-zone pupil filter

Two models have been established using the basic definitions of super-resolution characteristic parameters for normalized spot size G_A and Strehl ratio S_A, of a three-zone axial super-resolution pupil filter with fabrication errors, to quantitatively analyze the effect of these fabrication errors on the axial super-resolution property. These new models established to describe the analytic relationship of G_Ae and S_Ae of a pupil filter with its fabrication errors and its transmission function A(ρ), phase function φ(ρ) and structural parameters, directly relate the super-resolution parameters of a three-zone axial super-resolution pupil filter to its fabrication errors to make the quantitative analyses of the effect of fabrication errors easier, thereby providing a theoretical basis for the analysis, design and fabrication of a three-zone axial super-resolution pupil filter. The models established for G_Ae and S_Ae have been used to analyze the effect of the fabrication errors of a pupil filter on its super-resolution property, with a three-zone phase-only pupil filters as example.     

Discrete continuous-phase superresolving filters

A new type of phase-only superresolving pupil filter with a discrete continuous-phase profile is presented that is a combination of discrete multilevel-phase modulation and continuous-phase modulation. This type of filter can achieve better superresolution performance than the continuous-phase filters reported in Opt. Lett. 28, 607 (2003). Therefore, with regard to the superresolution effect, this type of filter deserves study for practical applications. More importantly, the diffraction performance of this type of filter can explain the effect of a discrete-phase filter illuminated with a continuous wave front, whose superresolving performance cannot be analyzed with previous superresolution methods.     

Effect of fabrication errors on lateral super-resolution property of a three-zone pupil filter

Two models have been established using the basic definitions of super-resolution characteristic parameters for normalized spot size G_T and Strehl ratio S_T of a three-zone lateral super-resolution pupil filter with fabrication errors to quantitatively analyze the effect of these fabrication errors on the lateral super-resolution property. These new models established to describe the analytic relationship of G_Te and S_Te of a pupil filter with its fabrication errors and its transmission function A(ρ), phase function φ(ρ) and structural parameters directly relate the super-resolution parameters of a three-zone lateral super-resolution pupil filter to its fabrication errors to make the quantitative analyses of the effect of fabrication errors easier, thereby providing a theoretical basis for the analysis, design and fabrication of a three-zone lateral super-resolution pupil filter. The models established for G_Te and S_Te have been used to analyze the effect of the fabrication errors of a pupil filter on its super-resolution property with a three-zone phase-only pupil filter as an example.     

三区复振幅光瞳滤波器

利用光瞳滤波器来改变光在焦斑处的分布,是实现光学超分辨的有效途径。由于受到制作上的影响,现有的光瞳滤波器大都是纯相位型或者纯振幅型的。与纯相位或者纯振幅型光瞳滤波器相比较,复振幅型光瞳滤波器能够实现更好的滤波效果。不过由于制作上的困难,影响了复振幅的光瞳滤波器在实际中的应用。为此给出了一种相对容易实现的复振幅型光瞳滤波器,通过计算表明：在横向具有相同的第一零点比和斯特雷尔比下,该复振幅型光瞳滤波器的旁斑强度比优于纯相位型光瞳滤波器50％,并且有效地降低了纯相位型光瞳滤波器的轴向加宽。     

非对称三区光瞳滤波器实现一维横向超分辨

基于严格的光学成像矢量衍射理论,以4倍缩小倍率的成像系统和x线偏振光照明为例,得到经光瞳滤波器调制的大数值孔径光学系统焦区横向场表达式.通过详细研究非对称三区复振幅型光瞳滤波器的内外环归一化半径、各环相位分布和第一层透过率t对y方向分辨率增益比Gty,斯特尔比Sy和第一旁瓣与主瓣相对强度Iry的影响.设计了一种非对称三区相位型光瞳滤波器,实现Gty=0.8345,Sy=0.4087,Iry=0.4923,使得y方向分辨率比没有加光瞳滤波器时提高了将近20%.     

双模式高精度可调超分辨光瞳滤波器

基于双折射波片的特性,提出了一种具有双调节模式的连续可调超分辨光瞳滤波器。该滤波器通过两种调节模式实现超分辨,且在一定范围内连续可调。在横向旋转模式下,该滤波器为复振幅型光瞳滤波器,纵向倾斜模式下为纯相位型超分辨滤波器。通过对超分辨参量的分析,得到最佳设计参量,可以实现大的视场角,大的超分辨范围、高的调节精度。这种滤波器为实际应用提供了更多的方便。