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多波长同时照明的菲涅耳域非相干叠层衍射成像

潘安 王东 史祎诗 姚保利 马臻 韩洋

多波长同时照明的菲涅耳域非相干叠层衍射成像

潘安, 王东, 史祎诗, 姚保利, 马臻, 韩洋
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  • 传统的叠层衍射成像往往采用单波长照明, 即使使用多波长来提升恢复质量也是采用依次照明的方式, 同时对相干性要求很高. 非相干光照明一直被认为不利于衍射成像. 本文提出了一种多波长同时照明的非相干叠层衍射成像方案及相应的多路复用叠层衍射成像算法, 并通过仿真和实验验证了该方案的可行性. 相比于传统的相干叠层衍射成像方案, 该方案不仅能够很好地恢复物像, 同时也能够恢复不同波长下分别对应的物体的光谱响应、复振幅探针和光谱比例, 从而获得更多的物体信息, 具有多通道和多光谱的优势. 同时, 通过彩色图像编码的方式, 能够实现物体的真彩色复原和图像质量的增强. 此外, 还证明了该算法具有很强的鲁棒性, 研究了最多可分辨波长的数量. 该研究结果为叠层衍射成像技术的信息多路复用及多光谱成像在更多领域的应用展现了可能性.
      通信作者: 姚保利, yaobl@opt.ac.cn
    [1]

    Rodenburg J M 2008 Adv. Imag. Electron Phys. 150 87

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    Maiden A M, Rodenburg J M 2009 Ultramicroscopy 109 1256

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    Fu J, Li P 2013 Chin. Phys. B 22 014204

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    Maiden A M, Humphry M J, Rodenburg J M 2012 J. Opt. Soc. Am. A 29 1606

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    Pan X C, Veetil S P, Liu C, Lin Q, Zhu J Q 2013 Chin. Opt. Lett. 11 021103

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    Maiden A M, Humphry M J, Zhang F C, Rodenburg J M 2011 J. Opt. Soc. Am. A 28 604

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    Pan A, Zhang X F, Wang B, Zhao Q, Shi Y S 2016 Acta Phys. Sin. 65 014204 (in Chinese) [潘安, 张晓菲, 王彬, 赵青, 史祎诗 2016 物理学报 65 014204]

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    Thibault O, Dierolf M, Menzel A, Bunk O, David C, Pfeiffer F 2008 Science 321 379

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    Abbey B, Whitehead L W, Quiney H M, Vine D J, Cadenazzi G A, Henderson C A, Nugent K A, Balaur E, Putkunz C T, Peele A G, Williams G J, McNulty I 2011 Nat. Photonics 5 420

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    Thibault P, Menzel A 2013 Nature 494 68

    [19]

    Colomb T, Dahlgren P, Beghuin D, Cuche E, Marquet P, Depeursinge C 2002 Appl. Opt. 41 27

    [20]

    Khn J, Colomb T, Montfort F, Charrire F, Emery Y, Cuche E, Marquet P, Depeursinge C 2007 Opt. Express 15 7231

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出版历程
  • 收稿日期:  2016-01-08
  • 修回日期:  2016-02-26
  • 刊出日期:  2016-06-20

多波长同时照明的菲涅耳域非相干叠层衍射成像

  • 1. 中国科学院西安光学精密机械研究所, 瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 西安 710119;
  • 2. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 长春 130033;
  • 3. 中国科学院大学, 北京 100049;
  • 4. 中国科学院光电研究院, 北京 100094
  • 通信作者: 姚保利, yaobl@opt.ac.cn

摘要: 传统的叠层衍射成像往往采用单波长照明, 即使使用多波长来提升恢复质量也是采用依次照明的方式, 同时对相干性要求很高. 非相干光照明一直被认为不利于衍射成像. 本文提出了一种多波长同时照明的非相干叠层衍射成像方案及相应的多路复用叠层衍射成像算法, 并通过仿真和实验验证了该方案的可行性. 相比于传统的相干叠层衍射成像方案, 该方案不仅能够很好地恢复物像, 同时也能够恢复不同波长下分别对应的物体的光谱响应、复振幅探针和光谱比例, 从而获得更多的物体信息, 具有多通道和多光谱的优势. 同时, 通过彩色图像编码的方式, 能够实现物体的真彩色复原和图像质量的增强. 此外, 还证明了该算法具有很强的鲁棒性, 研究了最多可分辨波长的数量. 该研究结果为叠层衍射成像技术的信息多路复用及多光谱成像在更多领域的应用展现了可能性.

English Abstract

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