光學渦旋在成像中的應(yīng)用研究.pdf

1、光學渦旋具有許多獨特的性質(zhì)，例如螺旋型相位，中心光強為零，每個光子都具有軌道角動量，因此已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于多個領(lǐng)域。本論文重點研究了光學渦旋在成像中的應(yīng)用。
　　本文首先介紹了Laguerre-Gauss渦旋光束和Airy渦旋光束，理論分析了兩種渦旋光束的衍射特性，并將其與暗場顯微成像相結(jié)合，搭建了相應(yīng)的暗場顯微成像系統(tǒng)，用960nm的聚苯乙烯小球作為樣品進行暗場顯微成像，分別用Gauss光束、Laguerre-Gauss渦旋光束

2、、Airy光束和Airy渦旋光束作為小球成像的照明光，對其成像圖進行分析比較，證明使用基于Airy渦旋光照明的暗場顯微成像的成像分辨率最高。
　　其次，分析了希爾伯特變換和螺旋相位濾波器的基本原理，設(shè)計了一種新型的、基于Airy螺旋相位的濾波器，并推導了其在成像系統(tǒng)中的相干傳遞函數(shù)，通過改變傳遞函數(shù)中主環(huán)的半徑ρ0和規(guī)模因子w0的數(shù)值，控制其相干傳遞函數(shù)的分布。發(fā)現(xiàn)決定分辨率的主瓣寬度隨著ρ0的增大而減少，而決定對比度的旁瓣隨著w

3、0的變化而變化。通過對比已經(jīng)存在的拉蓋爾高斯濾波器和類貝塞爾濾波器，使用Airy螺旋相位濾波器可以提高分辨率和對比度;同時，為了實現(xiàn)物體在各個方向上的不同強度的增強，設(shè)計了離軸Airy螺旋相位濾波器，通過控制Airy螺旋相位濾波器中心位置，可以實現(xiàn)各向異性邊緣增強。實驗分別使用振幅型和相位型物體作為樣品進行，實驗結(jié)果與理論吻合驗證了我們的理論。
　　最后，我們研究了螺旋波帶片的原理，設(shè)計了分數(shù)階和離軸相位型螺旋波帶片并分別給出其表