科研人員在多色光單次衍射成像研究中取得進展

中國科學院上海光學精密機械研究所高功率激光物理聯合實驗室聯合上海交通大學智能光子學研究中心，基于古希臘梯子光子篩的色散等效操作，利用閃耀光柵實現了多色光纖束的無透鏡衍射成像，相關成果發表在Optics Letters上。

衍射成像利用多幅衍射斑的關聯約束借助迭代操作實現待測信號的重構，在線實時成像要求單幀記錄。閃耀光柵能夠將入射光偏轉角度，偏轉角與工作波長有關，入射光與出射光不同軸的方向特性為多色光的單次多幅衍射記錄提供了實現途徑。

考慮到多色光源以及折射式準直透鏡的色散特性，研究人員搭建了基于多色光纖束的單次衍射成像光路。用光纖耦合鏡將不同波長的激光源耦合到各自波長匹配的單模光纖，并用光纖耦合器合束，最后經反射式準直器將點光源轉換成平面光照明。圖1是實驗光路以及采集到的系統定標小孔的三個波長衍射光斑，圖2給出了待測物體的重構像。研究通過微米級小孔的遠場艾里斑分布計算出衍射圖之間的幾何關系，定位精度接近亞像素級，并利用該幾何關系提取待測物體的子衍射圖，利用復原算法重構出待測物體。相比于單波長多幅衍射成像，同精度下多色光衍射成像的迭代收斂速度提升了近一個量級。

研究工作得到中科院戰略性先導科技專項（A類）和國家自然科學基金的支持。