上海光機(jī)所在單次曝光超快多模態(tài)相干衍射成像方面取得新進(jìn)展
中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所高功率激光物理聯(lián)合實驗室提出了單次曝光超快多模態(tài)相干衍射成像新方案,實現(xiàn)了超快時間分辨實時相位成像,相關(guān)研究成果以“Single-shot ultrafast multiplexed coherent diffraction imaging”為題發(fā)表于Photonics Research。 超快時間分辨實時相位成像在沖擊波傳播、激光誘導(dǎo)損傷和激子擴(kuò)散等方面具有重要應(yīng)用前景,尤其對于不可重復(fù)或很難產(chǎn)生的超快瞬態(tài)現(xiàn)象。超快時間分辨成像應(yīng)用需求往往需要獲得高的時間分辨率、空間分辨率、幀率和信噪比,而目前的超快相位成像技術(shù)均無法同時實現(xiàn)上述要求。 針對該技術(shù)挑戰(zhàn),研究人員提出了單次曝光超快多模態(tài)相干衍射成像方法(SUM-CDI),利用多模態(tài)相位恢復(fù)算法和分束編碼平均技術(shù)成功實現(xiàn)了單次曝光超快相位成像,達(dá)到了較高的時空分辨率和信噪比。利用該技術(shù),實驗測量了紫外激光誘導(dǎo)玻璃表面損傷和體內(nèi)成絲的物理過程,研究了體內(nèi)成絲、表面損傷、沖擊波等過程的瞬態(tài)變化,驗證了該技術(shù)在納秒時間分辨相位成像的可行性。空間分辨率達(dá)到6.96μm;與單模態(tài)對比,相位測量誤差優(yōu)于1%。 該技術(shù)巧妙地基于成像器件動態(tài)范圍復(fù)用的原理,突破了單次曝光超快相位成像同時實現(xiàn)高時間分辨率、空間分辨率、信噪比的技術(shù)難題。而且,通過選擇探針脈沖寬度和調(diào)節(jié)脈沖序列時間延遲,該方法可實現(xiàn)皮秒甚至飛秒的時間分辨率以及超寬成像時間范圍(從飛秒到微秒量級)。因此該方法在實時超快測量,尤其需要相位測量的超快領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景。 圖1. SUM-CDI方法原理示意圖 |