李洪波 1,2,3,4,5徐靖银 4,5魏文寅 4,5李恩恩 1,2,3,4,5[ ... ]方广有 1,2,3,4,5,**
1 中国科学院空天信息创新研究院，北京 100094
2 中国科学院电磁辐射与探测技术院重点实验室，北京 100190
3 中国科学院大学电子电气与通信工程学院，北京 100049
4 中国科学院广东大湾区空天信息研究院，广东 广州 510700
5 广东省太赫兹量子电磁学重点实验室，广东 广州 510700
太赫兹（THz）近场成像是突破光学衍射极限实现太赫兹超分辨成像的重要方法，对研究材料表面的超快动力学过程具有重要的意义。扫描隧道显微镜（STM）是一种能实现原子级分辨的设备，但引入时间尺度，面临诸多困难。早期从STM固有电学方法发展的时间分辨方法的分辨率受限于电信号传输带宽，基于光信号耦合的泵浦探测方法则面临微带线传输带宽和严重的热效应等限制。在此背景下，THz-STM以低热效应、高隧穿效率、高稳定性等独有的优势为实现100 fs量级和0.1 nm级超高时空分辨成像提供了解决方案，成为太赫兹近场超分辨成像的研究热点。介绍时间分辨STM到THz-STM的发展历史，着重介绍THz-STM的基本原理和现状，为了解THz-STM技术在太赫兹近场超分辨成像中的应用和发展提供了思路。
太赫兹 近场成像 高时空分辨 扫描隧道显微镜 激光与光电子学进展
2023, 60(18): 1811001
同济大学 物理科学与工程学院 精密光学工程技术研究所，先进微结构材料教育部重点实验室，上海市数字光学前沿科学研究基地，上海市全光谱高性能光学薄膜器件与应用专业技术服务平台，上海200092
发展精密X射线诊断技术对于惯性约束聚变（ICF）物理过程的研究具有重要意义。本文对同济大学精密光学工程技术研究所在高性能多层膜掠入射X射线光学方面的最新进展进行了较全面的介绍。针对ICF高时空分辨、能谱分辨和高集光效率诊断需求，从多通道掠入射X射线成像技术、多层膜掠入射X射线成像技术及应用效果几个方面，对目前研究进展进行了系统介绍。在多通道掠入射X射线成像方面主要介绍高分辨多通道KB成像系统及其高精度在线装调技术。在实现空间分辨优于5 μm、十六通道成像的基础上，采用 “物-诊断物镜-像”的高复位精度集成指示技术，有效保障了多通道KB系统的装置应用效果。在多层膜掠入射X射线成像方面，本文主要介绍多层膜分光器件的能谱调控和制备技术以及系统的精密瞄准技术。目前，多套基于多层膜阵列器件的多能谱X射线诊断设备已在激光装置上得到广泛应用，空间分辨率在3~5 μm，诊断能点达到4个，技术指标显著优于国外同类器件，为国内ICF诊断提供了有力支撑。
惯性约束聚变 等离子体诊断 多层膜 Kirkpatrick-Baez显微镜 高时空分辨 inertial confinement fusion plasma diagnostics multilayer Kirkpatrick-Baez microscope high spatiotemporal resolution 光学 精密工程
2022, 30(21): 2783
华中科技大学光学与电子信息学院，湖北 武汉 430074
30多年来，飞秒激光技术取得了巨大发展，并推进着超快光学、强场物理、超分辨成像、精密测量等科学研究领域不断进步，使得人们可以通过实验观测从微米到纳米空间尺度的原子、分子等微观物质，以及这些物质在飞秒到阿秒时间尺度上的演化过程。为了实现这一目的，在技术上对各类飞秒光场振幅和相位的时间和空间三维分布(纵向时间一维、横向空间二维)进行快速甚至单发测量，是十分必要的。本文简述了各类飞秒光场的时空结构测量技术，并讨论了其在泵浦-探测实验中的应用。随着基于飞秒激光的短波次级辐射源的发展，飞秒光场时空结构测量的需求和技术正不断扩展到极紫外和X射线等短波波段。
测量 飞秒光场 时空分辨 泵浦-探测实验 单发测量 中国激光
2022, 49(12): 1201003
南京大学电子科学与工程学院, 江苏 南京 210023
单相机是生物单目视觉的直观模拟,而自然界中的生物主要以双目及多目视觉系统实现场景的精确感知。受此启发,研究人员认为可以应用多相机阵列来增强成像质量。通过不同相机的不同传感器和拍摄条件,实现多维多尺度图像/视频的采集,而后利用相机间的匹配实现不同特征域上的计算融合,从而达到重建场景在尺度或维度上的增强。本文以宽视场超高清成像、时空高速视频采集、高动态范围成像及低照度成像为例,详细介绍了已有多相机系统在成像增强方面的应用,归纳总结多相机系统在提高成像时空分辨率、扩大成像视场、丰富成像动态范围等方面的优势。
成像系统 多相机系统 计算成像 成像增强 时空分辨率 动态范围 激光与光电子学进展
2021, 58(18): 1811013
Author Affiliations
Abstract
1 Shenzhen University, College of Physics and Optoelectronic Engineering, Shenzhen Key Lab of Micro-Nano Photonic Information Technology, Shenzhen, China
2 Shenzhen University, College of Electronic Information Engineering, Shenzhen, China
3 Institut National de la Recherche Scientifique, Centre Énergie Matériaux Télécommunications, Laboratory of Applied Computational Imaging, Varennes, Québec, Canada
We report a framing imaging based on noncollinear optical parametric amplification (NCOPA), named FINCOPA, which applies NCOPA for the first time to single-shot ultrafast optical imaging. In an experiment targeting a laser-induced air plasma grating, FINCOPA achieved 50 fs-resolved optical imaging with a spatial resolution of ～83 lp / mm and an effective frame rate of 10 trillion frames per second (Tfps). It has also successfully visualized an ultrafast rotating optical field with an effective frame rate of 15 Tfps. FINCOPA has simultaneously a femtosecond-level temporal resolution and frame interval and a micrometer-level spatial resolution. Combining outstanding spatial and temporal resolutions with an ultrahigh frame rate, FINCOPA will contribute to high-spatiotemporal resolution observations of ultrafast transient events, such as atomic or molecular dynamics in photonic materials, plasma physics, and laser inertial-confinement fusion.
ultrafast imaging spatiotemporal resolution frame rate noncollinear optical parametric amplification Advanced Photonics
2020, 2(5): 056002
