Advanced Photonics | 用反射看見「看不見」的相位

2021-02-17 中國雷射

圖1(a)所提出的可調節微分相位成像光路示意圖:S為所觀測的樣品,G為介質平板,偏振片P1和P2為用於調節入射、反射光的偏振態。加入偏置對相位物體的微分相襯成像,具有類似於(c)中所示的沿不同側方向照明立體物體,而產生的正面高亮、背面陰影,體現出偽3D的浮雕效果(d-g),並能定量恢復的被觀測物體相位分布(b)。

這種可調節的空間光場微分器僅由兩片偏振片和介質平板組成(圖1)。研究發現,利用線偏振光在平板界面上的反射,就可通過檢測反射光的特定偏振分量而直接實現對光場的空間微分運算,且運算的方向可以通過調節偏振片而任意調整。通過微調偏振片,可以在入射場的微分中加入可調節的偏置,使對相位物體的成像呈現出偽3D的浮雕效果,更加直觀地體現出其結構分布。更為重要的是,通過引入的偏置可以確定微分後電場的正負符號信息,彌補了空間微分無法分辨正負的不足,從而測量出入射電場的偏導數,基於此則可以定量地恢復出所觀測相位物體的光學厚度分布,其精度可達0.05λ。

所提出的這種用於觀測相位物體的方法,不依賴於任何昂貴、複雜的器件或光路結構,並且具有高度的可調節性、易調節性。由於其物理機制是一種普遍的、自旋波的本徵效應,器件不受波長限制,因此該方法還可以推廣到X射線和電子顯微成像領域。

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