衍射极限

摘要： 具有近衍射极限的高功率窄线宽线偏振光纤激光器在光束合成、非线性频率变换等领域具有不可替代的作用,近年来得到了研究人员的广泛关注。目前非保偏窄线宽光纤激光输出功率已突破6 kW(线宽0.8 nm)。由于保偏激光器具有更低的非线性及模式不稳定阈值,其功率提升存在更大的困难。近年来,中国工程物理研究院应用电子学研究所在保偏窄线宽光纤激光技术研究方面展开了大量的工作,掌握了单频种子消随机相位调制、偏振管理、弱模耦合及高效热管理技术,有效的抑制了窄线宽光纤激光放大过程中的受激布里渊散射(SBS)及横模不稳定(TMI)效应,近衍射极限高消光比窄线宽保偏激光先后突破了1 kW、2 kW、3 kW、4 kW功率输出。

摘要： 自1947年人类第一次在电子同步加速器上发现同步辐射光以来,加速器光源经过几十年的发展,已经成为科学研究和技术进步不可或缺的研究平台与工具。伴随着加速器与激光技术的发展,新型先进加速器光源不断出现。现在以自由电子激光、衍射极限同步辐射、逆康普顿散射源及基于激光等离子体加速的新型光源等为代表的先进加速器光源,已经覆盖了从太赫兹到伽马射线波长范围,成为国际上最为活跃的科学研究领域之一。我国在先进加速器光源方面经过了长时间的布局,多个大型科学设施正在建设或即将开始建设。为分享我国在该领域的最新进展,研讨未来发展方向,促进学术交流,推动相关领域向纵深发展,应《强激光与粒子束》编辑部邀请,我们精心策划组织了“先进加速器光源”专辑,经过一年多的约稿、组稿、审稿、编辑校对,专辑终于和大家见面了。

摘要： 南京大学研究团队与北京大学、美国佐治亚理工学院等单位合作,在钠金属薄膜和等离激元光子器件研究方面取得了重要突破。他们利用金属钠所具有的低熔点特点,发展了独特的液态金属旋涂工艺,制成金属钠薄膜,首次揭示金属钠膜的优异光波段等离激元特性。表面等离激是光与金属中自由电子相互作用形成的一种新型元激发,因其对光场具有亚波长尺度的约束能力和突破衍射极限的传输特性,在微纳光子器件和光子集成、超分辨成像等领域具有广阔的应用前景。

摘要： 记者从中国科学技术大学了解到,该校潘建伟院士、张强教授等人通力合作,成功地分辨出1.43 km距离外相距4.2 mm的两个不同波长光源,以超过单望远镜衍射极限40倍的结果,验证了颜色擦除强度干涉技术具备高空间分辨成像能力,拓展了强度干涉技术的应用范围,有望被应用于天文观测、空间遥感和空间碎片探测等领域。相关成果日前发表于《物理评论快报》。

摘要： 2/3英寸4K演播室摄像机是目前电视行业直播用主流设备,在外观、操作等方面与传统的2/3英寸高清摄像机几乎完全相同,但由于采用了最新的4K HDR技术,其性能与高清摄像机有较大差别,本文对需要注意的几个问题进行了说明.

摘要： 本文从光学显微镜可以成像的最小尺度出发,回顾光学显微镜的发展及在其突破理论衍射极限方面的成果.认为光学显微技术的发展对微观科学研究的意义重大,对光学显微镜理论衍射极限更深入的研究有望进一步提高其分辨率.

摘要： 基于扫描探针技术设计搭建了一套散射式扫描近场光学显微系统。基于搭建的系统结构和近场信号探测原理,理论分析和实验讨论了不同因素的干扰、解调阶次、聚焦光斑等因素对近场光学信号提取的影响。为进一步验证装置性能,对纳米金颗粒和机械剥离的六方氮化硼样品进行了测试。结果表明,所搭建的装置实现了10 nm的空间分辨率,可以清晰地观察到六方氮化硼表面声子极化激元在传播-反射过程中形成的驻波现象,展示了该技术在低维纳米材料光学表征中应用的巨大应用潜力。

摘要： 干涉仪被广泛用于各种高空间分辨成像技术中,以突破单镜片有限孔径下的分辨率极限。最近,济南量子技术研究院执行院长张强、高级工程师谢秀平、副研究员郑名扬与中国科技大学潘建伟院士团队合作,利用该院自行研制的颜色擦除探测器搭建强度干涉仪,以超过单望远镜衍射极限40倍的结果验证颜色擦除强度干涉技术具备高空间分辨成像能力,拓展了强度干涉技术的应用范围。

摘要： 应用于航天遥感领域的透射式光学镜头光学元件多，分离变量多，结构复杂，成像质量要求接近衍射极限，对光学装调有着苛刻的要求。在透射式系统装调中引入计算机辅助装校（CAA）技术是突破传统装调方法，提高系统装调质量和效率行之有效的手段。本文提出借助计算机辅助装校技术，通过设置补偿调整环节的方法实现透射式光学镜头高精度、高效率装校。

摘要： 离轴三反射光学系统(TMA)由于受到设计、加工和检测等方面制约,长期以来一直限制其快速发展.通过2个三反射光学系统的设计实例,阐述通过合理地安排光学结构、次镜为球面反射镜的设计及主镜和三镜在球面基础上通过改变高次非球面系数等设计,使得离轴三反射光学系统的设计结果达到了衍射极限光学特性,传递函数在50 lp时都接近0.6的成像质量,Strehl Rate由通常完善设计的0.91提高到0.93.通过相机加工公差与通常离轴三反系统相比,面形加工公差从原来的λ/50放宽到λ/40;主、次、三镜的装调公差放宽4倍.可见,此设计降低了相机的加工及装调难度,有助于系统实现衍射极限的光学特性,从而为三反射光学系统的广泛应用提供了借鉴和实用参考价值.

摘要： 根据光线经过折射面后像距和折射面参数之间的关系,将折射面划分为若干同心圆环,各圆环之间沿光轴有一定的轴向间隔。一束平行于光轴的光线入射后,经过不同部分光线的像点相互重叠从而使球差减小。根据上述思想用单透镜构造一个透镜称为环带透镜,然后以环数为2的透镜为例用CODE V进行像差分析。和双胶合透镜比较得出:环带透镜的球差、波像差以及轴上点的弥散斑优于胶合透镜,同时光学传递函数指标提高,接近衍射极限。

摘要： 传统的介质光波导由于受衍射极限的限制，横截面尺寸不可能做到半波长以下，这阻碍了光波导器件集成度的进一步提高。光波导理论表明，光在金属表面传播形成的表面等离子激元(SPPs)可以突破衍射极限的限制。SPPs是外界光场与金属表面电子相互作用而形成的一种表而电磁波，它只能局域在金属表而传播。由金属-电介质-金属结构组成的纳米金属通道波导可以有效传输横截面尺寸在衍射极限以下的光束，它的基模是两个金属表面在外场激发下产生的SPPs之间的相瓦耦合模式，由于截止条件不受金属板间距离的限制，波导宽度可以做到极窄的程度。在横截面的另一个方向，通过改变金属的介电常数，在铝通道波导中嵌入银波导构成异质波导，由于SPPs于后者所在区域的相速相对前者要低，根据光趋向于在低相速区传播的原则，光束被局限在银波导中传输，在异质波导出射端的近场区则可得剑横截面尺寸仅为20nm×30nm(0.002λ2)聚焦光斑。另一方面，在金属通道波导的纵向构造周期排列的异质结构，波导等效折射率的周期性调制会产生SPP带隙，在其中引入缺陷，还可以构建SPP谐振腔。此外，SPPs也可在由金属-电介质结构组成的非对称会属波导中传播，在金属狭缝周围引入周期排列的由银和铝制成的非对称金属异质波导，可以实现对光束的准直、聚焦和分束，准直光束的远场发散角可以达到-3°。

摘要： 光学显微成像技术是当代生物医学等研究领域十分重要的研究技术之一.它可以将微小的细胞、组织放大到可以观察的水平,从而帮助科学研究者们解决很多难题.但是,光学显微成像的放大倍数并不是无限的.1873年,德国著名物理学家阿贝提出,由于受到光学衍射现象的限制,光学系统的分辨率存在一定极限.由阿贝的分辨率极限公式进行估算,对于一般的光学显微镜而言,其分辨率只能达到200nm左右,也就是说,如果两个点的距离在200nm以内,使用光学显微镜将只能看到一个点,无法进行区分.这就使得光学显微镜一直无法用于观测蛋白质等亚细胞层次的生物结构,而这也一定程度上限制了生物医学等领域的研究与发展.

摘要： 光学显微成像技术是当代生物医学等研究领域十分重要的研究技术之一.它可以将微小的细胞、组织放大到可以观察的水平,从而帮助科学研究者们解决很多难题.但是,光学显微成像的放大倍数并不是无限的.1873年,德国著名物理学家阿贝提出,由于受到光学衍射现象的限制,光学系统的分辨率存在一定极限.由阿贝的分辨率极限公式进行估算,对于一般的光学显微镜而言,其分辨率只能达到200nm左右,也就是说,如果两个点的距离在200nm以内,使用光学显微镜将只能看到一个点,无法进行区分.这就使得光学显微镜一直无法用于观测蛋白质等亚细胞层次的生物结构,而这也一定程度上限制了生物医学等领域的研究与发展.

摘要： 光学显微成像技术是当代生物医学等研究领域十分重要的研究技术之一.它可以将微小的细胞、组织放大到可以观察的水平,从而帮助科学研究者们解决很多难题.但是,光学显微成像的放大倍数并不是无限的.1873年,德国著名物理学家阿贝提出,由于受到光学衍射现象的限制,光学系统的分辨率存在一定极限.由阿贝的分辨率极限公式进行估算,对于一般的光学显微镜而言,其分辨率只能达到200nm左右,也就是说,如果两个点的距离在200nm以内,使用光学显微镜将只能看到一个点,无法进行区分.这就使得光学显微镜一直无法用于观测蛋白质等亚细胞层次的生物结构,而这也一定程度上限制了生物医学等领域的研究与发展.

摘要： 光学显微成像技术是当代生物医学等研究领域十分重要的研究技术之一.它可以将微小的细胞、组织放大到可以观察的水平,从而帮助科学研究者们解决很多难题.但是,光学显微成像的放大倍数并不是无限的.1873年,德国著名物理学家阿贝提出,由于受到光学衍射现象的限制,光学系统的分辨率存在一定极限.由阿贝的分辨率极限公式进行估算,对于一般的光学显微镜而言,其分辨率只能达到200nm左右,也就是说,如果两个点的距离在200nm以内,使用光学显微镜将只能看到一个点,无法进行区分.这就使得光学显微镜一直无法用于观测蛋白质等亚细胞层次的生物结构,而这也一定程度上限制了生物医学等领域的研究与发展.

摘要： 光学显微成像技术是当代生物医学等研究领域十分重要的研究技术之一.它可以将微小的细胞、组织放大到可以观察的水平,从而帮助科学研究者们解决很多难题.但是,光学显微成像的放大倍数并不是无限的.1873年,德国著名物理学家阿贝提出,由于受到光学衍射现象的限制,光学系统的分辨率存在一定极限.由阿贝的分辨率极限公式进行估算,对于一般的光学显微镜而言,其分辨率只能达到200nm左右,也就是说,如果两个点的距离在200nm以内,使用光学显微镜将只能看到一个点,无法进行区分.这就使得光学显微镜一直无法用于观测蛋白质等亚细胞层次的生物结构,而这也一定程度上限制了生物医学等领域的研究与发展.

摘要： 一种超衍射极限激光光束衍射中场的测试装置，其特征在于包括一单模激光发射系统，沿光束前进方向依次是补偿位相板、衰减片、近平面反射镜、远平面反射镜、孔径光阑、光电探测器和可移动导轨，所述的近平面反射镜和远平面反射镜的反射面相对放置，带孔径光阑的光电探测器置于可移动导轨上。由于本发明只借助于平面反射镜获得衍射中场，反射镜可以做到高精度平面，因此平面反射镜附加的相位影响可以忽略，而且是利用光电探测器对中场的衍射光强进行测量，因此克服了传统光束发散度测量方法中的测量器件本身的限制，使测量不受任何光学器件的干扰，测量精度高。

摘要： 本发明公开了一种实现高功率近衍射极限半导体激光的方法及系统，所述方法包括以下步骤：S1，构建M个LD共孔径相干合成模块，每个LD共孔径相干合成模块输出窄线宽高光束质量低相位噪声的LD激光，其中，M≥2且M为正整数；S2，将步骤S1中得到的M路窄线宽高光束质量低相位噪声的LD激光进行共孔径光谱合成，得到单路高光束质量输出的LD激光。本发明解决了现有技术存在的在近衍射极限下输出的功率难以大幅提高等问题。

摘要： 本发明公开了一种可特异性调控的高通量超衍射极限焦斑生成装置，该装置首先生成用于产生高通量暗斑的激光，然后入射到加载衍射相位的空间调制器上，将光束分束为多路激光阵列，再将其入射到微透镜阵列上并聚焦，同时将光束阵列在微透镜阵列的傅里叶面上进行滤波，之后将光束阵列入射到高通量暗斑生成器件上进行相位调制，最后将光束阵列聚焦产生高通量的暗斑。本发明设计紧凑，集成度高；可以在生成大通量超衍射极限焦斑的同时实现对暗斑的高速特异性调控；可用于实现并行受激发射损耗显微成像和高通量双光束激光直写光刻，可实现并行系统的亚50nm分辨率，提升系统速度，保证激光直写加工速度和成像分辨率的同步稳定提升。

摘要： 一种超衍射极限激光光束衍射中场的测试装置，其特征在于包括一单模激光发射系统，沿光束前进方向依次是补偿位相板、衰减片、近平面反射镜、远平面反射镜、孔径光阑、光电探测器和可移动导轨，所述的近平面反射镜和远平面反射镜的反射面相对放置，带孔径光阑的光电探测器置于可移动导轨上。由于本发明只借助于平面反射镜获得衍射中场，反射镜可以做到高精度平面，因此平面反射镜附加的相位影响可以忽略，而且是利用光电探测器对中场的衍射光强进行测量，因此克服了传统光束发散度测量方法中的测量器件本身的限制，使测量不受任何光学器件的干扰，测量精度高。

摘要： 本申请实施例提供一种对突破衍射极限的物体进行远场照明和探测的方法，该方法包括：波源向物体发射波，波被物体散射后产生倏逝场，经倏逝场激发产生可传输到远场的波信号，物体的特征尺寸与波信号的、随时间变化的波强度之间具有对应关系；波强探测器探测随时间变化的波强度；计算单元获取随时间变化的波强度和对应关系并且基于该二者确定物体的特征尺寸。本申请实施例的技术方案突破了衍射效应的限制，可以基于上述对应关系探测出任意大小的物体。

摘要： 本发明涉及石墨烯的超精细光刻技术领域，特别涉及一种超越衍射极限的石墨烯结构及其双光束光刻方法，包括：采用石墨粉通过Hummers方法获得氧化石墨烯悬浮液，接着将所述氧化石墨烯悬浮液旋涂在PET薄膜上，制备得到氧化石墨烯薄膜；采用环形还原光束和球面氧化光束的双光束激光光刻系统对所述氧化石墨烯薄膜进行光刻。本发明采用环形还原光束和球面氧化光束同时对氧化石墨烯薄膜进行光刻，可以制造出超越衍射极限的精细化平行线型图案，实现最小线宽为90nm的LSG图案，通过控制双光束的激光功率和扫速可以制造出不同平均线宽和平均间距的LSG平行图案，该图案可以用于制作超级电容的电极，其比容量最高可以达到308F/g。

摘要： 本申请公开了一种实现高噪声干扰下的远场超衍射极限分辨成像系统，包括：计算单元以及按照光路依次设置的单色相干光源、照明透镜组、第一载物平台、成像透镜组、第一亚波长小孔和感光探测器；照明透镜组的光学中心、成像透镜组的光学中心以及第一亚波长小孔的中心在第一光轴上；第一载物平台设置于照明透镜组的第一焦平面上，用于固定待测目标体；第一亚波长小孔设置于成像透镜组的第二焦平面上，用于产生衍射功能；计算单元用于利用感光探测器接收到的光信号，计算出待测目标体的图像信息。由于光通过第一亚波长小孔后的信噪比随着传播距离的增大而被有效放大，因此，本申请可以在严重噪声干扰下实现远场超分辨光学成像。

摘要： 本发明公开了一种超衍射极限分辨率光存储介质、制备方法及数据读写方法，其中光存储介质包括周期性层叠设置的多层光存储介质层，任意相邻两层的光存储介质层的读写激光光束的波长不同，且任意一层所述光存储介质层的厚度小于读写激光光束中最小波长激光束的衍射极限光斑直径d1，每一周期中光存储介质层的总厚度D≥读写激光光束中最大波长激光束的衍射极限光斑直径d2；光存储介质层的层叠面为读写面。使得本发明公开的光存储介质能够采用单光束激光光源进行读写，并且突破单光束照明衍射极限的限制，达到超分辨光存储记录读取的目的。

摘要： 直接测量穿过具有超出衍射极限的分辨率的双折射装置(212)的光束的光学剪切角和横向位移的方法和系统。用于测量剪切角的系统包括照射模块(310)、偏振控制单元(209)或偏振器(309)、所述双折射装置(212)、透镜模块(215)和用于记录光强度分布的数据获取模块(218)。当使用偏振控制单元(209)时，控制来自照射模块(310)的输入光束(201)的偏振，使得可以在不同的帧处分别记录具有正交偏振的两个光点(206，207)。当使用偏振器(309)时，在具有来自照射模块(310)的输入光束(201)的混合偏振的情况下，偏振器(309)被放置在数据获取模块(218)前方以在不同的帧处分别记录具有正交偏振的两个光点(206，207)。然后应用定位分析确定具有垂直偏振的两个光点(206，207)的中心位置，并且计算横向剪切光束之间的剪切角/位移的值。该方法能够解决剪切角/位移超出光衍射极限的问题。

摘要： 本发明涉及一种突破衍射极限的水下声准直器，信号耦合在相应的发射换能器中，所述水下声准直器包含由梯度超构材料制成的第一换能机构和第二换能机构；所述第一换能机构包含实心的方形基座，所述方形基座设置有换能阵列，所述换能阵列包含矩形阵列设置的多个换能件，所述换能件为圆锥5形实心结构，所有的所述换能件的底圆面的半径相同，所有的所述换能件的高度相同；所述第二换能机构与所述第一换能机构的结构相同，且所述第二换能机构与所述第二换能机构上下对称设置，上下对应的所述换能件抵接设置。