利用相干光照明的纹影成像装置研究飞秒激光脉冲烧蚀铝靶喷射物相位的超快时间演化

本文提出了一种基于纹影成像装置的新型相位检测方法,并使用该方法对飞秒激光烧蚀铝靶产生的喷射物的超快相位演化过程进行了实验研究.与传统的纹影法不同,本文的相位检测方法使用相干光作为成像照明光,利用未透过样品的背景光作为参考光,借助透过样品后在纹影装置刀口处衍射的照明光与背景照明光的干涉,检测样品的相位;其最显著的优点是能够清晰反映被测样品mπ或2mπ(m为整数)的相位改变.利用该方法,结合抽运-探测技术,研究了激光流量为5.4J/cm2的50fs脉冲激光烧蚀铝靶产生的喷射物的超快相位演化.实验发现,烧蚀过程中形成的喷射物可分为三个相位不同的区域,分别对应等离子体态的喷射物、后续的垂直靶面喷射的物质和冲击波.其中,等离子体态的喷射物在0—9.0ns的时间延迟内,由于膨胀和电子复合作用,相位变化超过π;而后续的垂直靶面的喷射物在此时间内的相位变化没有超过π.

使用相干光照明的纹影成像装置进行相位测量的可行性研究

通过数值仿真研究了利用相干光照明的纹影成像装置测量物体相位的可行性。仿真结果表明,将纹影装置的刀口水平放置,并对具有均匀相位或仅沿水平方向变化的非均匀相位的正方形物体成像时,在像面上,物体外部上下区域之间的光强差与物体相位的正弦成正比。此外,对于相位仅沿垂直于刀口方向变化的非均匀正方形物体,如果相位变化限制在[kπ/2,(k+1)π/2](k是整数)的范围内,则像面上物体外部上下区域之间的光强差表示面积加权的平均相位的正弦。对于其它形状的物体也发现了类似的结论。利用相干光照明的纹影成像装置可以获得物体相位的正弦,从而确定在[kπ/2,(k+1)π/2](k是整数)范围内的相位值。此外,还研究了刀口位置,被测物体尺寸和透射率对相位测量的影响。这表明相干光照明的纹影成像装置可以确定物体相位的正弦值,并在物体相位变化不大时提供半定量的相位测量。

显微成像系统分辨率问题讨论(特邀)

空间分辨率是光学显微成像系统的核心指标,根据光学衍射理论,成像系统的空间分辨率由照明光波长与显微物镜的数值孔径共同决定。而在实际成像过程中,根据不同判据得出的显微成像系统分辨率略有差异,需要根据光源的相干性和被观测目标的结构等特征选择合适的判据来准确计算成像系统分辨率。通过理论分析和数值模拟,给出了不同情况下成像分辨率的计算方法,并对比了在相干光源和非相干光源照明下,对双缝目标和双点目标成像时成像分辨率的差异。