螺旋光子筛用于相衬成像的模拟研究.pdf

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1、第43卷第5期光子学报Vo1．43No．52014年5月ACTAPH0T0NICASINICAMay2014doi：10．3788／gzxb20144305．0504002螺旋光子筛用于相衬成像的模拟研究余建，李军，易涛，刘慎业。，肖沙里，杨志文，李守贝，陈黎，邓克立，郑建华。(1重庆大学光电3-．程学院，重庆400044)(2中国工程物理研究院激光聚变研究中心，四川绵阳621900)摘要：为了提高螺旋波带片用于相衬成像的分辨率和成像对比度，因此本文将螺旋波带片的透光环带替换为透光微孔，以类～贝塞尔函数作为螺旋光子筛透过率的振幅调制窗函数

2、设计了一种螺旋光子筛．在相同的特征尺寸下，螺旋光子筛比螺旋波带片具有更大的数值孔径，因此分辨率更高．同时基于光瞳切趾原理，经过类一贝塞尔振幅调制窗函数对螺旋光子筛透光微孔的分布进行调制，螺旋光子筛的成像对比度将高于螺旋波带片．通过数值计算和仿真分析表明：螺旋光子筛的点扩展函数主瓣宽度相对于螺旋波带片更窄，旁瓣幅值也相对更低．在相衬成像中，螺旋光子筛不仅能够消除螺旋波带片对圆盘状位相物体成像时图像的“浮雕”效应而且能够更为清晰地分辨出位相跳变更为密集的周期矩形条状物体．因此，螺旋光子筛用于相衬成像中将具有更高的成像分辨率和成像对比度，其在医

3、学领域将具有广阔的运用前景．关键词：螺旋波带片；螺旋光子筛；振幅调制；相衬成像；类一贝塞尔函数；径向希尔伯特变换；边沿增强；分辨率；对比度；浮雕效应中图分类号：TN256文献标识码：A文章编号：1004—4213(2O14)05—0504002—6SimulationStudyofSpiralPhotonSievesinPhasecontrastImagingYUJian～，LIJun。，YITao，LIUShen—ye。，XIAoSha—li，YANGZhi—wen。。LIShou—bei。，CHENLi，DENGKe—li，ZHENG

4、Jian—hua(1College0，00ecr0fEngineering，ChongqingUniversity，Chongqing400044，China)(2LeaserFusionResearchCenter，ChineseAcademyofEngineeringPhysics，Mianyang621900。China)Abstract：Inordertoimprovetheimagingresolutionandimagecontrast，themethodproposedinthispapertoachievephase—co

5、ntrastimagingwithaspiralphotonsieves．Thetransmissionzoneofthespiralzoneplateisreplacedappropriatelybyalargenumberofpinholes，withBessel—likefunctionasthespiralphotonsievesapodizationwindow．Thesameminimumfeaturessizes，thenumericalapertureofspira1photonsievesisincreasedcompa

6、redtospiralzoneplate，SOspiralphotonsievesshowsubstantiallybetterspatia1resolutionthespiralzoneplateaccordingtotheRayleighresolutioncriterion．Theadvantageofspiralphotonsievesisthatcanmodulatethepopulationofthepinholesperzonewithanapodizationwindow，resultinginhighsignal—to—

7、noiseratioorextremelylowsidelobe．Sothespiralphotonsieveshaveahighimagingcontrastbasedontheprincipleofpupilapodization．Comparedwiththespiralzoneplate，thepointspreadfunctionofthespiralphotonsievethemain1obewidthisrelativelynarrowandthesidelobeamplitudeisrelativelylower．Inph

8、ase—contrastimaging，spiralphotonsievecannotonlyeliminateimage“relief”effectinthecircularphaseobj