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上海光机所在X射线波段的中国太极相移全息成像研究方面取得进展

2018-09-13

中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室张军勇课题组针对X射线相移全息,首次构造了多焦点的相移中国太极透镜,在光学段实验验证了基于中国太极透镜的相移无透镜傅立叶变换全息成像技术。

由于衍射极限的客观存在,为了实现更高分辨率的光学成像,最直接简便的一个途径是采用更短波长的光源。随着近年来同步辐射、自由电子激光器和核激励X射线激光的迅速发展,相干X射线已广泛应用于生物细胞成像、材料的无损检测、晶体结构的衍射分析以及X射线显微等领域。

波带片作为一类衍射透镜,却难以实现弱相位物体的直接成像,这归因于探测器只能响应光强的变化。全息无疑是众多相位物体测量与成像的优选方法之一,各类功能多样的X射线器件的缺乏使得共光路的无透镜傅立叶变换全息成为较早应用于X射线波段的全息技术,而像光学段常用的相移全息却难以在X射线实现。课题组基于中国太极图,引入阴阳相位的衍射竞争理念,设计了一类具有多层相移焦斑的中国太极透镜,因是振幅型衍射透镜,适用于相移X射线全息术。对于EUV及更长的相干光波段,可以设计成高衍射效率的位相型衍射透镜,以方便较弱信号的检测与成像。通过鉴别率板和椭圆涡旋焦斑等实验验证了上述提出的相移全息技术。

该项研究得到国家自然科学基金和中科院青年创新促进会的支持。上述相关工作已发表在学术期刊OpticsLetters (Opt. Lett. 43, 4085, 2018)上。


图1 太极透镜示意结构及其产生的双层相移焦斑的光强与相位分布。

图2 实验结果:(上)USAF,(下)椭圆涡旋焦斑—光强与相位。

(来源:材料与测试



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