Enabling High-Quality In-the-Wild Imaging from Severely Aberrated Metalens Bursts
UNC Chapel Hill(北卡罗来纳大学教堂山分校)
提出一种端到端解决方案,将超薄metalens与定制多图像恢复框架结合,通过轻量级卷积网络和连拍融合算法自适应校正噪声与畸变,显著提升自然场景成像质量,优于现有技术。
2025-10-11 cs.CV physics.optics
Single-shot deterministic complex amplitude imaging with a single-layer metalens
提出一种基于单层超透镜与偏振相机的紧凑系统,通过空间复用偏振相移点扩散函数,单次拍摄四幅剪切干涉图以确定性重建复振幅光场。
2023-09-28 physics.optics
Broadband Multifocal Conic-Shaped Metalens
多焦点透镜是将入射光聚焦到多个焦点上的透镜,广泛应用于成像系统和光通信领域。然而,传统的设计策略是将多个具有不同焦点的镜头组合成一个平面集成单元,由于背景噪声高,导致成像质量低。在这里,我们提出了两种多焦点超透镜与Au纳米狭缝排列在一个椭圆形和一个双曲线形状,这是能够有效地聚焦入射光在所有的焦点与建设性的干涉,并极大地降低了背景噪声,提高了镜头的成像性能在纳米尺度。我们进一步证明,拟议的超透镜可以拥有一个宽带的工作波长从600 nm到900 nm的变化,其双极性由入射的圆偏振光主动控制。实验和模拟结果之间的巨大协议,我们提出的圆锥形超透镜为未来的集成纳米光子器件提供了一个显着的潜力。
2016-10-11 physics.optics
Far field subwavelength imaging and focusing using a wire medium based resonant metalens
这是第二篇文章在一系列的两个处理的概念“共振超透镜”,我们最近介绍了[物理。104,203901(2010)]。它是一种能及时编码和有效辐射物体远场亚衍射信息的新型透镜。这种透镜的概念证明是在微波范围内进行的,使用由具有有限长度的平行导线的正方形晶格制成的介质。我们研究了一种时间反转的亚波长聚焦方案,并在实验上得到了焦宽为λ/25的光斑。通过基于互相关的成像过程,我们示出了分辨率为λ/80的图像重建。最后,我们讨论这种镜头的局限性,主要是在损失。
2012-11-16 physics.optics
Silicon nitride metalenses for unpolarized high-NA visible imaging
超颖表面作为一种纳米级平面结构,通过特殊设计的纳米柱图案,在控制光的强度、相位和/或偏振方面显示出了优异的优势。它允许将庞大的光学透镜缩小到具有波长级厚度的芯片大小的超透镜,在可见光成像系统(例如超广角镜头和长焦镜头)中发挥前所未有的作用。然而,CMOS兼容的超透镜由于对材料特性(例如透射率和兼容性)的限制而尚未在可见光区域实现。在这里,我们实验证明了发散超透镜的基础上,氮化硅平台具有大数值孔径(NA~0.98)和高透射率(~0.8)的非偏振可见光,由695 nm厚的六方氮化硅阵列与相邻纳米柱之间的最小间距为42 nm。在可见光区域内实现了接近衍射极限的虚拟焦斑。这种超透镜能够将物体缩小到与单模光纤芯一样小的微尺度尺寸视场中。此外,还实现了具有1厘米直径的宏观超透镜,包括超过5亿个纳米柱,显示了宽视角功能的潜在应用。由于氮化硅的高透射率和CMOS兼容性,我们的发现可能为光纤,显微内窥镜,智能手机,航空相机,光束整形和其他集成片上器件领域的光学透镜小型化打开一扇新的大门。
2017-09-02 physics.optics
Imaging a Nitrogen-Vacancy Center with a Diamond Immersion Metalens
固态量子发射器已经成为强大的单光子源和可寻址的自旋:在快速发展的量子技术的宽带磁强计,生物传感和量子信息科学的关键组成部分。这些应用中的性能,无论是磁力计灵敏度还是量子密钥生成速率,都受到检测到的光子数量的限制。然而,量子发射体的光致发光(PL)的有效收集是具有挑战性的,因为其原子尺度需要通常在低温下具有纳米精度对准的衍射限制成像。在这封信中,我们使用由蚀刻到金刚石表面的亚波长柱组成的电介质超透镜来成像单个量子发射器,即金刚石中的孤立氮空位(NV)中心。超透镜通过作为具有大于1.0的数值孔径(NA)的高透射效率浸没透镜操作而消除了对物镜的需要。这种设计为光纤耦合固态量子发射器提供了一种可扩展的方法,这将使可部署量子设备的开发成为可能。
2017-11-02 physics.optics
Design of a vector multi-foci metalens for full stokes imaging polarimetry
本文通过逆向设计提出一种矢量多焦点超透镜,可在10.6 μm波长同时分离并聚焦四个任意椭圆偏振态,实现高效率、低误差的全斯托克斯成像偏振测量,突破了传统方法的效率上限与偏振选择限制。
2023-07-04 physics.optics
Solid immersion metalens for directional single molecule emission with high collection efficiency
我们提出了一个有效的高数值孔径固体浸没超透镜的概念,荧光显微镜模拟。该技术利用了优先发射的界面偶极子到高折射率基板结合超透镜和传统的管透镜成像。因此,我们模拟了偶极发射和高折射率衬底的相对侧上的全电介质超颖表面。我们的计算预测偶极收集效率高达87%。模拟的光束通过成像系统的传播显示出优良的性能沿光轴,随着视场的增加,积累的像差。这些像差可以通过使用具有优化的非双曲线相位轮廓的超表面来控制。偶极发射的高收集效率表明这种紧凑的固体浸没透镜将有效地用于荧光成像,包括用于量子光学应用的单个荧光中心。
2022-01-11 physics.optics
Polarization-Resolved Chlorophyll Imaging for Non-Invasive Plant Tissue Assessment Using a Silicon-Rich Nitride Metalens Array
针对偏振敏感成像系统体积大的问题,提出紧凑的富硅氮化硅超透镜阵列,集成正交敏感超透镜同时捕获X/Y线偏振图像,实现植物组织高分辨率偏振分辨成像,为传统系统提供可扩展替代方案,在农业等领域有早期诊断潜力。
2025-08-19 physics.bio-ph physics.optics
High-quality metalens enables minimally invasive CFB endoscopy
本文提出一种焦距1毫米、深度学习辅助的超透镜,结合相干光纤束实现迄今侵入性最小的内窥镜系统,通过补偿刻蚀工艺提高相位精度,实现48.3°视场和超125毫米景深,为超微创成像开辟新路径。
2025-07-09 physics.optics
Singleshot Multispectral Imaging via a Chromatic Metalens Array
本文提出一种基于色散超构透镜阵列的单次多光谱成像系统,在光学域完成多光谱数据提取,无需复杂计算后端,并在400-900纳米范围8个通道验证了成像效果。
2025-02-26 physics.optics
A single-layer panoramic metalens with > 170° diffraction-limited field of view
广角光学功能对于实现先进的成像和图像投影设备至关重要。传统上,广角操作是通过多个光学元件的复杂组装来实现的。纳米光子学的最新进展已经导致了超表面透镜或超透镜,这是一类新的超薄平面透镜,其利用亚波长纳米天线来获得对光的相位、振幅和/或偏振的完全控制。在这里,我们提出了一种新的超透镜设计,能够在前所未有的> 170度角视场(FOV)上执行衍射限制聚焦和成像。该透镜单片集成在一片平坦基板上,并且仅涉及单层超颖表面,该超颖表面校正三阶赛德尔像差,包括彗差、像散和场曲。超透镜还具有平面焦平面,这使得成像和投影应用的系统架构大大简化。我们使用惠更斯超原子在5.2微米波长下工作来制造超透镜,并在实验上证明了在整个FOV上的无像差聚焦和成像。设计概念是通用的,可以很容易地适应不同的元原子几何形状和波长范围,以满足不同的应用需求。
2019-09-19 physics.app-ph physics.optics
EigenCWD: a spatially-varying deconvolution algorithm for single metalens imaging
本文提出EigenCWD算法,利用特征值按列分解高效建模空间变化点扩散函数,解决单片超透镜成像中传统方法无法校正的大视场空间变化像差问题,性能优于维纳滤波。
2025-02-06 physics.comp-ph physics.optics
Information-optimized color metalenses for camera imaging
Chungnam National University(忠南国立大学)
本文针对彩色超透镜设计不考虑相机的问题,直接优化超原子宽度图以提升相机的互信息,在三种材料平台上实现了信息率、分辨率及色彩的提升,证明光学传递重新分配可改善相机性能。
2026-08-26 physics.optics
Polarization Multiplexed Metalens Array Optical Chip for High-Performance LWIR Polarimetric Camera
本文提出一种基于消色差偏振复用锗基超构透镜阵列光学芯片的制冷型长波红外偏振相机,实现高精度线性偏振成像,平均透过率84.7%,偏振重建误差低于0.981%,性能超越商用系统。
2025-10-17 physics.optics
Arbitrary structured quantum emission with a multifunctional imaging metalens
本文提出使用超薄偏振分束超构透镜,在室温下实现单光子发射体量子发射的任意结构化,同时操纵方向性、偏振和轨道角动量等多个自由度,释放固态SPEs作为高维量子源的潜力。
2023-06-26 physics.optics quant-ph
Near-infrared metalens empowered dual-mode high resolution and large FOV microscope
本文提出一种基于近红外超构透镜的紧凑型双模显微镜,通过偏振控制实现螺旋相位对比与明场成像切换,兼具亚波长分辨率、大放大率与大视场,适用于生物成像及工业检测。
2024-02-18 physics.optics
Neural-Optic Co-Designed Polarization-Multiplexed Metalens for Compact Computational Spectral Imaging
针对传统光谱成像系统体积庞大的问题,提出基于偏振复用超构透镜的端到端可微计算光谱成像框架,可联合优化光学结构与神经网络,实现高保真重建,推动系统小型化。
2023-11-26 eess.IV physics.optics
All-glass 100 mm Diameter Visible Metalens for Imaging the Cosmos
本文利用DUV投影光刻制造含187亿个纳米结构的100毫米全玻璃可见超透镜,分析大面积制造误差,并完成太阳、月球和星云成像及空间热环境验证。
2023-07-17 astro-ph.IM physics.app-ph physics.optics
Ultra-Broadband Dispersion-Manipulated Dielectric Metalenses by Nonlinear Dispersive Phase Compensation
色散将复光分解成不同空间位置处的单色分量,其需要在成像中被消除但在光谱检测中被利用。超颖表面提供了一种独特的路径,仅通过调整结构参数来调制色散,而不改变折射元件所需的材料。然而,常见的线性相位补偿不符合超宽带或多频带成像所期望的在较宽波长带中的元单元限制色散调制的色散特性。在这里,我们提出了一种非线性色散相位补偿方法来设计偏振不敏感的消色差超透镜从400 nm到1000 nm的单层高纵横比纳米结构。该波段与典型CMOS传感器的响应光谱相匹配,适用于可见光和近红外成像应用,无需额外更换镜头。此外,该方法在实现任意色散调制的能力被证明为应用程序,如色谱成像和光谱检测。
2021-12-28 physics.app-ph physics.optics
Wide Field-of-View, Large-Area Long-wave Infrared Silicon Metalenses
针对传统长波红外宽视场光学系统笨重、复杂且成本高的问题,本文基于体硅晶圆设计并制备直径超过4 cm、视场140°的超透镜,并结合焦平面阵列实现广角热成像。
2023-07-24 physics.app-ph physics.optics
Ultrathin van der Waals metalenses
超薄和平面光学透镜对于现代光学成像、光谱学和能量收集是必不可少的。包括纳米级准周期谐振器阵列的介电超表面对于这样的应用是有希望的,因为它们可以以亚波长分辨率定制光的相位、振幅和偏振,从而实现多功能光学元件。然而,为了实现2π相位覆盖,大多数电介质超透镜需要与波长相当的厚度,需要制造高纵横比散射元件。在这里,我们报告了由范德华(vdW)材料制成的介电超透镜,利用其高折射率和不完全相位设计方法,实现了器件厚度低至~λ/10,在红外和可见波长下工作。近年来,由于其有利的光电性能,这些材料引起了人们的强烈兴趣。使用vdW超透镜,我们证明了近衍射极限的聚焦和成像,并利用其分层的性质,将制造的超透镜转移到柔性衬底上,以显示应变诱导的可调聚焦。我们的工作使进一步缩小光学元件和机会的超表面光学集成在超微型光电系统。
2018-07-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
De-occluding broadband metalens
本研究提出学习型分频光谱金属镜,实现可见光波段无遮挡广谱成像,提升物体检测和分割精度。
2026-10-06 cs.AI cs.CV physics.app-ph
Centimeter-Scale Achromatic Hybrid Metalens Design: A New Paradigm Based on Differentiable Ray Tracing in the Visible Spectrum
本文提出基于可微光线追踪的混合超透镜设计新范式,通过联合优化超透镜相位与折射透镜参数,在440-700 nm可见光谱范围内实现1 cm孔径、f/1.4的消色差性能,并可无缝集成到可微计算成像系统中。
2024-04-04 physics.app-ph physics.optics
Longitudinal tri-foci Metalens empowered multiple-magnification and diffraction-limited microscope
本研究基于截断波导超构原子机制开发出具有纵向三个衍射极限焦点的Si3N4超构透镜,首次将具备三种高放大倍率和衍射极限分辨率的显微镜集成于厘米尺寸内。
2024-02-18 physics.app-ph physics.optics
Metalens stereoscopic optical palpation for imaging cancer mechanics
Monash University(莫纳什大学);Harry Perkins Institute of Medical Research(哈利·珀金斯医学研究所);The University of Western Australia(西澳大学);Imperial College London(伦敦帝国理工学院);Nicolaus Copernicus University in Toruń(托伦哥白尼大学);Fiona Stanley Hospital(菲奥娜·斯坦利医院);The Royal Melbourne Hospital(墨尔本皇家医院);The University of Melbourne(墨尔本大学)
该研究提出金属ens立体光学触诊(MSOP)平台,通过纳米光子技术实现高保真自对准弹性成像,可精准界定术中肿瘤切缘以降低再切除率。
2026-08-26 physics.bio-ph physics.med-ph physics.optics
Single-layer silicon metalens for broadband achromatic focusing and wide field of view
本文提出基于二次相位与色散工程、仅用传播相位的单层硅超透镜,在近红外实现86°宽视场、低色差和更高聚焦效率。
2025-07-22 physics.optics
Photonic Crystal Fiber Metalens
光纤是一种公认的有效的方式来引导和操纵光,并允许高带宽的光传输,用于低衰减的长距离通信。虽然介质光波导对于传输光是有效的,但是其功能受到芯和包层材料的介电性质的限制。从光纤出来的光通常是发散的,并且数值孔径由光纤材料的折射率决定。因此,光强度在离开光纤时显著降低。超颖表面的使用提供了为先进的光操纵定制光特性和开发平坦的新颖光学应用的机会。通过使用空间变化的纳米天线元件产生特定的相位分布,超表面可以控制透射、反射和散射光的波前,并实现新颖的光学元件,例如平面透镜。在这里,我们报告了一种级联在光纤端面上的超透镜,它可以使光聚焦在电信领域。光纤中的超透镜的焦距为28和40 μ m,在1550 nm的波长处的最大效率为~16.4%。超透镜和光纤的集成将为革命性的光纤内光学器件开辟道路,用于光学成像,传感和光纤激光器的实际应用。
2019-03-27 physics.optics
Continuous Varifocal Metalens Based on Phase-Change Material
本文提出一种基于相变材料Sb$_{2}$S$_{3}$的连续可调超构透镜,通过改变纳米柱结晶状态实现1550 nm线偏振光下36至48 μm的连续焦距调节,并保持75%以上聚焦效率,提升了器件集成度与适用性。
2024-12-10 physics.app-ph physics.optics
Phase-matched Deep Ultraviolet Chiral Bound States in the Continuum Metalens
本文首次在400 nm厚晶体硅超表面中实现手性深紫外三次谐波产生,利用手性连续域束缚态共振与相位匹配等离激元共振,并开发非局域超透镜实现深紫外聚焦,为集成深紫外纳米光子学器件提供新平台。
2025-09-19 physics.app-ph physics.optics
Inverse-designed non-volatile phase change varifocal metalens at the edge of the visible spectrum
Tata Institute of Fundamental Research Hyderabad(塔塔基础科学研究所海得拉巴);Birla Institute of Technology and Science Pilani, KK Birla Goa Campus(比拉理工学院皮拉尼KK比拉果阿校区)
本文通过结合有限元计算与遗传算法逆设计,在可见光谱边缘实现了基于Sb2S3的动态可调超透镜,在非晶和晶态下分别达到33%焦距调谐、0.80和0.77斯特列尔比及约40%聚焦效率。
2026-06-16 physics.optics
Reconfigurable all-dielectric metalens with diffraction limited performance
有源超颖表面是近年来研究的一个热点领域,其光学特性可以在加工后进行调节。然而,迄今为止的努力仍然面临着调谐范围、光学质量和效率方面的主要性能限制,特别是对于非机械致动机构。在本文中,我们介绍了一个有源超颖表面平台相结合的相位调谐覆盖整个2 $π$范围和衍射限制的性能,使用全介质,低损耗架构的基础上光学相变材料(O-PCM)。我们提出了一个通用的设计原则,使两个任意相位轮廓之间的超颖表面切换,并提出了一个新的品质因数(FOM)为主动元光学量身定制。我们实现的方法,以实现高性能的变焦超透镜工作在5.2 $μ$ m波长。超透镜使用Ge 2Sb 2Se 4 Te 1(GSST)构造,GSST是具有大折射率对比度($Δ$ n > 1)和在非晶态和晶态两者中的独特宽带低损耗特性的O-PCM。可重构超透镜在两种状态下对线偏振光的聚焦效率均超过20%,并具有29.5 dB的创纪录的大切换对比度。我们进一步验证了在两种光学状态下使用超透镜的无像差成像,这代表了具有衍射限制性能的非机械有源超透镜的第一次实验证明。
2019-12-10 physics.app-ph physics.optics
Electrically actuated varifocal lens based on liquid-crystal-embedded dielectric metasurfaces
本文提出一种基于液晶嵌入半导体超表面的超薄电控变焦透镜,通过电压调控液晶各向异性改变超原子相位响应,实现连续变焦和双焦切换,为紧凑型变焦成像提供新方案。
2021-01-22 physics.app-ph physics.optics
An achromatic metafiber for focusing and imaging across the entire telecommunication range
色散工程对包括光纤器件在内的大多数现代光学系统的性能至关重要。即使用于内窥镜应用的米级单模光纤的色散可以忽略不计,位于光纤端面上用于光学聚焦和成像的光学透镜也会遭受强烈的色差。在这里,我们提出了在单模光纤端面上的3D消色差衍射超透镜的设计和纳米打印,能够在整个近红外电信波长波段范围从1.25到1.65 μ m进行消色差和偏振不敏感聚焦。这代表了商业上使用的光纤的整个单模域。3D纳米柱亚原子中的未锁定高度自由度极大地将消色差超透镜的时间带宽积的上限增加到21.34,从而导致跨越-8到14 fs的宽群延迟调制范围。此外,我们展示了使用我们的紧凑和灵活的消色差超光纤的光纤共焦成像,能够在宽带光照明下创建清晰的图像。这些结果可能会释放光纤超光学的全部潜力,广泛的应用,包括高光谱内窥镜成像,飞秒激光辅助治疗,深部组织成像,波长复用光纤通信,光纤传感和光纤激光器。
2022-01-20 physics.app-ph physics.optics
Polarization-insensitive dual-wavelength dispersion tunable metalens achieved by global modulation method
本文提出基于PB相位全局调制方法设计偏振不敏感的双波长色散可调超透镜,仅需优化两个交叉纳米鳍结构,用于SF$_6$泄漏热成像检测。
2023-08-05 physics.app-ph physics.optics
Broadband Achromatic Metalens for the Short-Wave Infrared
School of Physics and Astronomy, University of Glasgow(格拉斯哥大学物理与天文学学院)
本文提出一种基于CaF₂基板的金属透镜,通过硅棒结构纳米单元实现宽频带色散补偿和相位调制,有效抑制色差,适用于紧凑型短波红外光学系统。
2026-04-17 physics.optics
Extremely long transverse optical needle focus for reflective metalens enabled by monolayer MoS$_2$
针对线扫描成像中周期超表面高阶衍射导致光功率利用率低的问题,本文设计单层 MoS2 菲涅耳条带反射式超透镜,实现约80λ的极长横向光针聚焦。
2024-05-12 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Full-Field Metasurface Characterization with Polarization Sensitive Coherent Modulation Imaging
State Key Laboratory of Extreme Photonics and Instrumentation, College of Optical Science and Engineering, Zhejiang University(浙江大学光电科学与工程学院极端光子学与仪器全国重点实验室);Department of Electrical and Electronic Engineering, The University of Hong Kong(香港大学电子电气工程系);College of Optical and Electronic Engineering, China Jiliang University(中国计量大学光电工程学院);ZJU-Hangzhou Global Scientific and Technological Innovation Center(浙大杭州全球科创中心)
本文提出偏振敏感相干调制成像技术,用于高分辨率全场表征超材料调制光的偏振特性,填补了超材料计量学的关键空白。
2026-02-19 physics.optics
Optical characterization of red blood cells from individuals with sickle cell trait and disease in Tanzania using quantitative phase imaging
镰状细胞病(SCD)在撒哈拉以南非洲很常见。然而,SCD在这一领域的调查一直显着有限,主要是由于缺乏研究设施和技术人员。在这里,我们提出了光学测量的个人红细胞(RBC)从健康的个人和个人SCD和镰状细胞性状在坦桑尼亚使用的定量相位成像技术。通过采用定量相位成像单元(QPIU),将临床中现有的显微镜转变为强大的定量相位显微镜,提供对单个细胞的形态学、生物化学和生物力学特性的测量。本方法将为在低资源环境中对几种疾病进行具有成本效益的调查和诊断开辟新的机会。
2016-04-22 physics.med-ph physics.optics q-bio.QM
Broadband Thermal Imaging using Meta-Optics
本文采用逆向设计与深度学习辅助的多尺度可微框架,制造了全硅长波红外宽带超构光学器件,实验证明其波长平均Strehl比相比传统双曲面超构透镜提升六倍。
2023-09-05 physics.app-ph physics.optics
Quantitative phase imaging via a multimode fiber
本文提出并实验验证了一种基于多模光纤的非干涉、非迭代方法,实现高速高分辨率的无标记定量相位成像,为微创生命科学和生物成像应用开辟了新途径。
2024-07-05 physics.optics
Reference-free polarization-sensitive quantitative phase imaging using singe-point optical phase conjugation
我们提出并实验证明了一种偏振敏感的定量相位成像方法,使用两个光电探测器。代替记录宽场干涉图案,找到在偏振状态方面使聚焦强度最大化的调制图案使得能够在不需要参考光束和图像传感器的情况下实现偏振相关的定量相位成像。本方法的可行性进行了实验验证,通过重建琼斯矩阵的各种样品,包括聚苯乙烯微球,玉米淀粉颗粒,和大鼠视网膜神经纤维层。由于本方法简单且具有足够的通用性,我们期望它可以为双折射材料的定量相位成像提供解决方案。
2018-07-16 physics.optics
White-light Quantitative Phase Imaging Unit
我们介绍了白光定量相位成像单元(WQPIU)作为定量相位成像(QPI)在标准显微镜平台上的实际实现。WQPIU是一个紧凑的独立单元,用于测量白光照明下样品引起的相位延迟。它不需要对显微镜或其他附件进行任何修改。基于横向剪切干涉测量和相移干涉测量的WQPIU的原理提供了QPI的成本效益和用户友好的使用。通过测量聚苯乙烯微球、人红细胞、HeLa细胞和小鼠白细胞的定量相位图像,证明了该方法的有效性和能力。由于使用白光照明,WQPIU具有无散斑成像能力,预计将扩大QPI在生物科学中的范围,成为一种功能强大但简单的成像工具。
2016-04-08 physics.optics
Quantitative phase imaging through an ultra-thin lensless fiber endoscope
本研究提出一种基于超薄裸露多芯光纤束的计算式无透镜微型内窥镜,可从单次远场散斑重建复光场,实现纳米级轴向、最高1μm横向分辨率的定量相位成像,完成癌细胞三维成像,有望推动体内病理诊断的临床应用。
2022-07-06 eess.IV physics.bio-ph physics.optics
Geometric-phase microscopy for high-resolution quantitative phase imaging of plasmonic metasurfaces with sensitivity down to a single nanoantenna
光学超颖表面已经成为多功能光学器件的新一代构建模块。超颖表面元件的设计和实现对复杂纳米天线阵列引入的相位变化的准确评估提出了越来越高的要求,该过程被称为定量相位成像。尽管付出了相当大的努力,宽场(非扫描)相位成像,将接近光学显微镜的分辨率极限,并表明一个单一的纳米天线的响应仍然是一个挑战。在这里,我们报告了一种新的策略,在非相干全息成像的超颖表面,其中前所未有的空间分辨率和光灵敏度,通过充分利用光的偏振选择性控制通过几何(Pancharatnam-Berry)相位。测量在由标准光学显微镜和附加成像模块组成的固有稳定的公共路径设置中进行。相位信息是从记录中可获得的互相干函数中获取的,该记录是通过来自超颖表面的散射光和泄漏光的自干涉在宽带空间非相干光中创建的。在校准测量中,相位映射的精度和空间背景噪声分别优于0.01 rad和0.05 rad。成像擅长的高空间分辨率,实验证明了精确的振幅和相位恢复的涡旋超透镜和超表面光栅与833线/毫米。由于优越的光灵敏度的方法,我们证明了,第一次,我们的知识,宽场测量的相位改变由一个单一的纳米天线,同时保持精度远低于0.15拉德。
2018-11-05 physics.optics
Time-resolved quantitative multiphase interferometric imaging of a highly focused ultrasound pulse
干涉成像是通过在CCD相机上混合图像波前与参考波前来成像相位物体的成熟方法。它也被应用于快速瞬态现象,主要是通过分析单个干涉图。结果表明,对于重复现象,多相采集带来了显着的优势。作为一个例子,1 MHz的聚焦声场发射的半球形压电换能器在水中成像。定量图像分析提供高分辨率声场轮廓。通过这种方法确定的焦点处的压力与光纤探头水听器的测量结果一致。这证实了多相干涉成像确实可以提供定量测量。
2010-11-10 physics.optics
Quantitative diffraction imaging using attosecond pulses
本文提出将阿秒脉冲宽带衍射分解为多光谱分量以重建复杂样品信息的方法,实现了定量超快衍射成像。
2023-11-30 physics.optics
Quantitative phase imaging via Fourier ptychographic microscopy
傅立叶重叠关联显微镜(FPM)是最近发展起来的一种成像模式,它使用角度变化的照明来扩展系统性能,超出其光学元件所定义的限制。FPM技术采用了一种新的相位恢复过程,以实现分辨率增强和复图像恢复。在这封信中,我们比较了FPM数据的理论预测和相移数字全息测量,以表明其获得的相位图是定量的和无伪影。我们还探索了重建的FPM相位图像提供的可实现的空间分辨率和光学厚度分辨率之间的关系。最后,我们展示了增强的可视化和收集,否则无法观察到的样品信息,使用FPM定量相。
2013-09-29 physics.optics
Towards a mobile quantitative phase imaging microscope with smartphone phase-detection sensors
Duke University(杜克大学);Ramona Optics Inc.(拉莫纳光学公司);Jiangnan University(江南大学)
本文提出一种基于智能手机四像素相位检测传感器的单次曝光定量相位成像方法,实现低成本、高鲁棒性的显微成像技术。
2025-12-01 physics.optics
Quantitative phase imaging with molecular vibrational sensitivity
定量相位成像(QPI)量化了样品特定的光学相位延迟,使得能够对光学透明的样品(诸如生物样品)进行客观研究,但是缺乏化学敏感性,限制了其在基于形态学的诊断中的应用。我们提出了利用中红外光热效应在QPI框架下实现的宽场分子振动显微镜。我们的技术在1,450 - 1的分子指纹区域中提供了与传统红外光谱仪相当的中红外光谱性能,在100 μm × 100 μm范围内实现了宽场分子成像,空间分辨率为430 nm,能流密度降低2 - 3个数量级,成像速度为1帧/秒与其他高速无标记分子成像方法相比,该方法的能量密度为10 pJ/μm2,减少了对样品的光损伤。利用高能中红外脉冲源,我们的技术可以实现高速,无标记,同时和原位采集定量形态和分子振动对比度,为光学透明的复杂动力学研究提供新的见解。
2019-03-18 physics.optics
Towards quantitative tissue absorption imaging by combining photoacoustics and acousto-optics
我们提出了一种策略,可以进行纯粹的实验定量光声映射的发色团浓度。我们利用声光调制的可能性,使用聚焦超声,和光子遵循轨迹通过混浊介质在两个方向上具有相等的概率的原则。提出了一种理论,表示在非侵入性的测量量和实验参数的介质内的局部吸收系数。用蒙特卡罗模拟证明了理论的正确性。
2012-01-11 physics.optics
Quantitative Morphological and Biochemical Studies on Human Downy Hairs using 3-D Quantitative Phase Imaging
本研究采用三维定量相位成像技术对人类绒毛进行了形态学和生物化学研究。三维折射率断层图像和高分辨率的2-D合成孔径图像的个人绒毛臂毛测量使用马赫-曾德激光干涉显微镜配备了一个两轴振镜。从测量的定量图像,绒毛的生物化学和形态学参数进行非侵入性定量,包括平均折射率,体积,圆柱体,和有效半径的个别头发。此外,过氧化氢对个体绒毛的影响进行了研究。
2015-05-16 physics.bio-ph physics.optics
Active illumination using a digital micromirror device for quantitative phase imaging
本研究提出一种采用数字微镜器件(DMD)的低成本高效主动照明方法,结合马赫-曾德尔干涉仪测量不同入射角的样品复光场,重建高分辨率二维相位图与三维折射率断层图,经胶体球、生物细胞成像验证其照明控制快速稳定。
2015-06-20 physics.optics
Quantitative X-ray Schlieren Nanotomography for Hyperspectral Phase and Absorption Imaging
提出定量X射线纹影纳米断层成像(XSN)技术,利用部分相干照明与瞳面截止滤光片实现单次曝光采集,通过准牛顿算法重建相位与吸收图像,并验证其在锂电池正极纳米级微裂纹可视化及化学成分映射中的有效性。
2025-04-29 physics.optics