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      冰刀是什么样:我国学者在光学多参量成像研究方面取得新进展

      日期 2018-11-16   来源:信息科学部   作者:张丽佳 潘庆  【 】   【打印】   【关闭

      北京虎仔冰球俱乐部 www.t7z4.net   在国家自然科学基金项目(项目编号:61475058、61335002)等资助下,华中科技大学杨振宇课题组与夏金松课题组合作,成功研制出一种基于超表面透镜阵列的光学多参量成像芯片,并与传统CCD相机结合实现了对光束强度、偏振、相位等多维信息的实时成像,为新型、多功能的光学探测提供了一种全新的解决路径。研究成果以“Generalized Hartmann-Shack Array of Dielectric Metalens Sub-arrays for Polarimetric Beam Profiling”(用于光束探测的广义哈特曼-夏克超透镜阵列)为题,于2018年11月2日在Nature Communications(《自然?通讯》)上在线发表,论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-018-07056-6.pdf。

        振幅、偏振、相位、频率是光波的基本参量,但目前的光探测器只能感知光的强度,而无法直接感知偏振与相位。因此人们大都需要在光探测器前增加一些分立元件。这不仅增加了系统的重量、体积与复杂性,系统集成的难度也随之提高。随着未来高性能、便携式、可穿戴光学设备与系统的发展,人们越来越期望具有小尺寸、低重量和多重功能的偏振态、波前光学探测系统。近年来,亚波长的介质超表面材料越来越受到人们的重视,由于能够对光波的振幅、相位、偏振进行灵活的调控,且损耗小,因此它成为了解决上述挑战的有效途径。

        课题组构建了一个广义的Hartmann-Shack超表面透镜阵列(图1),该阵列不仅能够测量光束的振幅和相位梯度分布,而且可同时测量空间偏振分布??翁庾槌晒Φ刂票赋隽嘶诠瑁⊿ilicon)超表面材料的多维光学参量成像芯片,该芯片是由偏振敏感的超表面透镜阵列构成,数值孔径0.32,平均聚焦效率28%,工作波长1550 nm,可以实时完成光束振幅、相位、偏振态的二维测量,且具有良好的测量精度。在该论文中,研究人员详细地阐述了多维光学参量成像芯片的设计思想,并对18种不同偏振态的光进行了测量。同时,为了验证该芯片具备对复杂相位、偏振态分布的探测能力,研究人员对不同矢量光束与涡旋光束也进行了探测(图2)。该研究成果能够实现对光束强度、偏振、相位等多维信息的实时成像,且具有工艺简单、系统集成度高的优点,在光学探测、成像等领域有令人期待的应用前景。

      图1. 多维光学参量成像芯片原理示意图

      图2. 对不同矢量光束探测的结果




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