螺旋光子筛用于相衬成像的模拟研究

为了提高螺旋波带片用于相衬成像的分辨率和成像对比度,因此本文将螺旋波带片的透光环带替换为透光微孔,以类-贝塞尔函数作为螺旋光子筛透过率的振幅调制窗函数设计了一种螺旋光子筛.在相同的特征尺寸下,螺旋光子筛比螺旋波带片具有更大的数值孔径,因此分辨率更高.同时基于光瞳切趾原理,经过类-贝塞尔振幅调制窗函数对螺旋光子筛透光微孔的分布进行调制,螺旋光子筛的成像对比度将高于螺旋波带片.通过数值计算和仿真分析表明:螺旋光子筛的点扩展函数主瓣宽度相对于螺旋波带片更窄,旁瓣幅值也相对更低.在相衬成像中,螺旋光子筛不仅能够消除螺旋波带片对圆盘状位相物体成像时图像的"浮雕"效应而且能够更为清晰地分辨出位相跳变更为密集的周期矩形条状物体.因此,螺旋光子筛用于相衬成像中将具有更高的成像分辨率和成像对比度,其在医学领域将具有广阔的运用前景.     

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从噪声来源出发,基于入射光子、暗电流、偏置信号的涨落均近似满足泊松分布的条件,得到了更为精准的信噪比表达式。实验设置CCD增益、读出速率、冷却温度分别为3、100k Hz、?25°C,得出光子转移曲线。通过设置不同实验条件,分别探讨了暗电流、读出速率和系统增益对该科学级光学CCD信噪比的影响。实验结果与理论预期吻合得很好,为科学级光学条纹相机的设计以及弱光标定实验室自动化平台的搭建提供了良好的实验依据。