論文の概要: Multispectral Quantitative Phase Imaging Using a Diffractive Optical
Network
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.02952v1
- Date: Sat, 5 Aug 2023 21:13:25 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-08-08 17:39:02.023317
- Title: Multispectral Quantitative Phase Imaging Using a Diffractive Optical
Network
- Title（参考訳）: 回折光ネットワークを用いたマルチスペクトル定量位相イメージング
- Authors: Che-Yung Shen, Jingxi Li, Deniz Mengu, Aydogan Ozcan
- Abstract要約: 本稿では,透過的な位相のみの物体のマルチスペクトル定量的位相像をスナップショットで全光的に処理できる回折プロセッサの設計について述べる。
本設計では、深層学習により最適化された空間工学的な拡散層を用いて、入力対象の位相プロファイルを符号化する。
これらの回折マルチスペクトルプロセッサは、全ての波長チャネルで均一な性能を維持しており、それぞれの波長で適切なQPI性能を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: As a label-free imaging technique, quantitative phase imaging (QPI) provides
optical path length information of transparent specimens for various
applications in biology, materials science, and engineering. Multispectral QPI
measures quantitative phase information across multiple spectral bands,
permitting the examination of wavelength-specific phase and dispersion
characteristics of samples. Here, we present the design of a diffractive
processor that can all-optically perform multispectral quantitative phase
imaging of transparent phase-only objects in a snapshot. Our design utilizes
spatially engineered diffractive layers, optimized through deep learning, to
encode the phase profile of the input object at a predetermined set of
wavelengths into spatial intensity variations at the output plane, allowing
multispectral QPI using a monochrome focal plane array. Through numerical
simulations, we demonstrate diffractive multispectral processors to
simultaneously perform quantitative phase imaging at 9 and 16 target spectral
bands in the visible spectrum. These diffractive multispectral processors
maintain uniform performance across all the wavelength channels, revealing a
decent QPI performance at each target wavelength. The generalization of these
diffractive processor designs is validated through numerical tests on unseen
objects, including thin Pap smear images. Due to its all-optical processing
capability using passive dielectric diffractive materials, this diffractive
multispectral QPI processor offers a compact and power-efficient solution for
high-throughput quantitative phase microscopy and spectroscopy. This framework
can operate at different parts of the electromagnetic spectrum and be used for
a wide range of phase imaging and sensing applications.
- Abstract（参考訳）: ラベルフリーイメージング技術として、定量位相イメージング(QPI)は、生物学、材料科学、工学の様々な応用のために透明標本の光路長情報を提供する。
マルチスペクトルQPIは、複数のスペクトル帯にまたがる定量的位相情報を測定し、試料の波長比位相と分散特性を調べることができる。
本稿では,透過的な位相のみの物体のマルチスペクトル定量的位相イメージングを全光で行うことができる回折プロセッサの設計について述べる。
本設計では,空間的に設計した回折層を深層学習により最適化し,入力対象の位相プロファイルを所定の波長セットで符号化し,出力面の空間強度変化を符号化することにより,モノクロ焦点平面アレイを用いたマルチスペクトルqpiを実現する。
数値シミュレーションにより,可視スペクトルの9および16のスペクトル帯で位相イメージングを同時に行うように,回折マルチスペクトルプロセッサを実演する。
これらの回折マルチスペクトルプロセッサは、すべての波長チャネルで均一な性能を維持し、各ターゲット波長で適度なqpi性能を示す。
これらの差分型プロセッサの設計の一般化は、薄いpapスメア画像を含む、見えないオブジェクトの数値テストによって検証される。
受動誘電体回折材料を用いた全光学処理能力のため、この回折多スペクトルQPIプロセッサは、高出力の定量的位相顕微鏡と分光のためのコンパクトで高効率なソリューションを提供する。
このフレームワークは電磁スペクトルの様々な場所で動作し、幅広い位相イメージングおよびセンシング用途に使用することができる。
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