基于Airy光束的弯曲轨道光束成像技术及其应用研究

基本信息
批准号:11474171
项目类别:面上项目
资助金额:80.00
负责人:杨勇
学科分类:
依托单位:南开大学
批准年份:2014
结题年份:2018
起止时间:2015-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:翟宏琛,马忠洪,邓丽军,孙立勋,王宁,李俊峰,申诗倩
关键词:
微纳光学Airy光束无衍射成像技术弯曲轨道
结项摘要

Airy beam is a type of non-diffracting beam. With free-acceleration, non-diffraction and self-reconstruction characteristics, Airy beam has attracted increasing attention recently. In the research of applications of Airy beams, the self-bending trajectory modulation technique is the core technology. In this topic, we propose a defocus amount associated Airy beam modulation technology. Combined with imaging techniques, we propose an imaging technology with self-bending beams based on Airy beam. The methods of self-bending trajectory modulation of Airy beam and related technologies are studied. Based on this technique, we experimental achieve three-dimensional imaging information acquisition and anti-blocking imaging. The research includes: the theoretical analysis, deduction and reasoning of imaging technique based on self-bending beam; the design and optimization of phase plates generating Airy beams; relations between self-bending trajectories and the defocus amount; the decoding technique of Airy spot. The main innovations include: theories and experimental methods for imaging based on self-bending beams are firstly proposed; acquisition of three-dimensional information based on self-bending beams is firstly presented; an anti- blocking imaging technology is firstly proposed. This study belongs to the field of micro-and nano-optics, and the expected results can be directly applied to applications related to three-dimensional,anti- blocking imaging and other self-bending trajectory imaging system.

目前Airy光束调制技术完全依赖调制器件,为了克服存在的灵活性差、无法重复调制、系统复杂、稳定性和实时性差等缺点。本课题从入射光线的调制入手,提出了一种离焦量相关的Airy光束调制技术;并与成像技术相结合,提出了一种基于Airy光束的弯曲轨道光束成像技术;研究了调制Airy光的弯曲轨道的实现方法和相关技术;采用基于该技术的实验光路实现了三维信息获取和反遮挡成像。研究内容包括:对弯曲轨道光束成像进行理论分析、推导和论证;产生Airy光相位模板的优化设计;研究弯曲轨道与离焦量之间的关系及Airy光斑的解码技术等。主要创新点包括:首次提出弯曲轨道光束的成像的理论和实验方法;首次提出了一种利用弯曲轨道光束实现三维信息获取的新技术;首次提出了一种反遮挡成像技术。该研究属于微纳光学领域,其预期的研究成果可直接运用到与三维成像、反遮挡成像和其它弯曲轨道光束成像相关的应用领域中。

项目摘要

本课题围绕光束调制技术及其应用技术开展研究工作,提出了调制轴对称矢量光束在紧聚焦条件下的聚焦场分布理论和方法,基于三次相位模板的Airy光束调制与解调的理论和实验方法,开展了三维信息获取与重构算法的研究。取得了的研究成果包括:获得了调整成完美OV光束的轴对称矢量光束在紧聚焦条件下的聚焦场分布的理论特性,获得基于Airy光斑的三维信息解卷积重构算法,并将其应用于显微细胞折射率扫描成像领域。提出了基于径向偏振光束紧聚焦激发表面等离激元虚拟探针的高空间分辨率拉曼成像方法,获得动态扫描、高增强、高空间分辨率、容易操作的表面增强拉曼成像技术的实验装置。开展了基于全息重构方法的三维信息重构算法的研究,提出了基于迭代法和相移法的解复用全息图的理论和方法。上述研究成果可应用于新型光学显微超分辨领域,在研究亚细胞尺度下细胞结构折射率三维成像领域具有重要的潜在应用价值。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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