1 重庆大学光电工程学院，重庆 400044
2 重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室，重庆 400044
从光学自身机理上突破光学理论分辨率极限，实现远场超分辨光学点扩散函数，进而实现超分辨聚焦和超分辨成像，在激光加工、超分辨光学显微和超分辨望远等系统有着重要应用前景。近年来，光学超构表面的发展使得在亚波长尺度上实现光场振幅、相位及偏振的独立调控成为可能，为研制新型的超分辨平面超构透镜提供了更加灵活的手段。本文介绍了基于光学超构表面的超分辨平面超构透镜、相关测试技术方面几年来的研究进展，并讨论了该领域面临的问题和未来的研究重点和方向。
光学超分辨 超振荡 平面透镜 超构表面 optical super-resolution super-oscillation planar lens metasurface
1 哈尔滨工业大学(深圳)计算机科学与技术学院, 广东 深圳 518055
2 清华大学深圳国际研究生院, 广东 深圳 518055
傅里叶叠层成像技术(FP)可重构出宽视场、高分辨率的物体幅值和相位分布,随着深度学习技术的不断发展,神经网络已成为求解计算成像中非线性逆问题的重要手段之一。针对FP系统数据特异性强、数据量少等特点,提出了一种结合计算成像先验知识和深度学习的算法,设计了基于物理模型的神经网络框架,并对仿真样本进行了验证。此外,还搭建了远场透射系统,对宏观物体的图像序列进行FP重建验证。实验结果表明,该系统能用有限的仿真与真实数据集重构出高分辨率样本的复振幅分布,且对光学像差与背景噪声的鲁棒性较强。
成像系统 傅里叶叠层成像技术 光学超分辨率 计算成像 深度学习 激光与光电子学进展
2021, 58(18): 1811020
红外与激光工程
2020, 49(5): 20190463
大连海事大学信息科学与技术学院, 辽宁 大连 116026
傅里叶叠层成像是一种新型的大视场、超分辨率显微成像技术。建立了宏观傅里叶叠层成像的物理与数学模型,给出了傅里叶叠层重建算法。搭建了实验系统,将傅里叶叠层成像技术应用于宏观成像领域,开展了实验研究。实验表明,宏观傅里叶成像方法能够大幅提高成像系统的分辨率。该技术在航空侦察和远距离成像等领域中具有潜在的应用价值。
成像系统 光学超分辨率 傅里叶叠层成像 激光与光电子学进展
2019, 56(12): 121101
暨南大学光子技术研究院，广东省光纤传感与通信技术重点实验室，广东 广州 510632
随着大数据和人工智能等信息技术日新月异，各行各业对数据信息存储的要求与日俱增。当前，以磁控存储技术为主的信息存储方式普遍存在寿命低、能耗高的缺点。与磁存储技术相比，光学数据存储技术具有能耗低、数据安全性高等优势，然而其数据存储容量受到光学衍射极限的极大制约。如何突破光学衍射极限，提升光存储技术光学系统的分辨能力，从而增加光学存储系统数据存储容量，是目前光存储技术进一步与大数据和云计算等信息技术融合的关键。本文阐述了基于超衍射极限分辨率的光学存储技术的原理和国内外发展现状，包括远场超分辨的三维光存储(如基于双光子吸收过程和饱和受激发射损耗荧光过程光数据存储)和近场超分辨二维光存储(如近场探针扫描显微存储、近场固体浸没透镜存储和超分辨近场结构存储)。最后，对基于超分辨光学存储技术当前存在的问题及未来发展方向进行了讨论。
光数据存储技术 光学超分辨技术 超大容量数据存储 optical data storage technology optical super-resolution technology ultra-high capacity optical data storage
光瞳滤波器是一种重要的调控焦点处光强分布的器件。借助光的标量衍射理论，研究了不同的入射光场分布对超分辨光瞳滤波器的超分辨性能和焦深的影响。研究结果表明：在入射总光能相同的情况下，光场以高斯函数分布入射时，与均匀光入射相比，其超分辨性能和焦深扩展特性变化很小。当光场以零阶贝塞尔函数分布入射时，光斑压缩比基本不变，斯特雷尔比有所下降，焦深有一定扩展。当光场以一阶贝塞尔函数分布入射时，光斑压缩比有所减小，斯特雷尔比有较大提高，焦深有所减小。总之，在相同情况下，光束的光强分布越靠近边缘，越有利于实现超分辨，斯特雷尔比和焦深两个量中其中一个的增大以另一个的减小为代价。
光学器件 信息光学 应用光学 光瞳滤波 光学超分辨 聚焦光强分布 激光与光电子学进展
2014, 51(11): 112301
1 中国石油大学理学院, 山东 青岛 266555
2 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
3 青岛大学物理学院, 山东 青岛 266071
提出并设计了一种消色差的相位型超分辨光瞳滤波器。详细分析了滤波器的设计参数对成像系统的光斑压缩比和斯特雷尔比影响。分别以方解石晶体和石英玻璃材料为例进行了设计，当光斑压缩比为0.83时，得到两种材料的消色差超分辨光瞳滤波器，可以分别在380~555 nm和300~600 nm的波长范围内实现消色差，同时可以有较高的斯特雷尔比。
信息光学 光学超分辨 光瞳滤波器 消色差
1 青岛大学物理科学学院, 山东 青岛 266071
2 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学实验室, 上海 201800
利用矢量衍射理论设计了适用于共焦显微等大数值孔径系统的三区二元相位型超分辨光瞳滤波器。数值模拟了等效数值孔径为1.4的共焦显微系统焦点附近的光强分布，根据系统所需要的斯特雷尔比和轴向分辨率，采用优化搜索算法求解了能够实现光学超分辨的三区二元相位型光瞳滤波器结构。结果表明，利用所设计的三区二元相位型光瞳滤波器可以在较低旁瓣能量的前提下实现共焦显微系统及其它大数值孔径系统的轴向超分辨率。
共焦显微系统 光学超分辨 矢量衍射理论 相位型光瞳滤波器
1 中国科学院上海光学精密机械研究所 高密度光存储实验室, 上海 201800
2 武汉大学物理科学与技术学院, 武汉 430072
综述了超分辨技术的类别原理及光学超分辨的发展状况,并给出了超分辨光学头的结构和存储机理, 重点论述了光学超分辨技术在光学头中的应用。
光存储 光学头 光学超分辨
