論文の概要: Subwavelength Imaging using a Solid-Immersion Diffractive Optical
Processor
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.08923v1
- Date: Wed, 17 Jan 2024 02:12:57 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-01-18 17:11:55.918190
- Title: Subwavelength Imaging using a Solid-Immersion Diffractive Optical
Processor
- Title（参考訳）: solid-immersion diffractive optical processorを用いたサブ波長イメージング
- Authors: Jingtian Hu, Kun Liao, Niyazi Ulas Dinc, Carlo Gigli, Bijie Bai,
Tianyi Gan, Xurong Li, Hanlong Chen, Xilin Yang, Yuhang Li, Cagatay Isil, Md
Sadman Sakib Rahman, Jingxi Li, Xiaoyong Hu, Mona Jarrahi, Demetri Psaltis,
and Aydogan Ozcan
- Abstract要約: 位相オブジェクトのサブ波長イメージングのための小型全光回折撮像装置を開発した。
バイオイメージング、内視鏡、センシング、材料キャラクタリゼーションにおいて幅広い応用を見出すことができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.47970290529295
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Phase imaging is widely used in biomedical imaging, sensing, and material
characterization, among other fields. However, direct imaging of phase objects
with subwavelength resolution remains a challenge. Here, we demonstrate
subwavelength imaging of phase and amplitude objects based on all-optical
diffractive encoding and decoding. To resolve subwavelength features of an
object, the diffractive imager uses a thin, high-index solid-immersion layer to
transmit high-frequency information of the object to a spatially-optimized
diffractive encoder, which converts/encodes high-frequency information of the
input into low-frequency spatial modes for transmission through air. The
subsequent diffractive decoder layers (in air) are jointly designed with the
encoder using deep-learning-based optimization, and communicate with the
encoder layer to create magnified images of input objects at its output,
revealing subwavelength features that would otherwise be washed away due to
diffraction limit. We demonstrate that this all-optical collaboration between a
diffractive solid-immersion encoder and the following decoder layers in air can
resolve subwavelength phase and amplitude features of input objects in a highly
compact design. To experimentally demonstrate its proof-of-concept, we used
terahertz radiation and developed a fabrication method for creating monolithic
multi-layer diffractive processors. Through these monolithically fabricated
diffractive encoder-decoder pairs, we demonstrated phase-to-intensity
transformations and all-optically reconstructed subwavelength phase features of
input objects by directly transforming them into magnified intensity features
at the output. This solid-immersion-based diffractive imager, with its compact
and cost-effective design, can find wide-ranging applications in bioimaging,
endoscopy, sensing and materials characterization.
- Abstract（参考訳）: フェーズイメージングは、バイオメディカルイメージング、センシング、材料特性などの分野で広く用いられている。
しかし,サブ波長分解能を持つ位相物体の直接イメージングは依然として課題である。
本稿では,全光回折エンコーディングとデコードに基づく位相・振幅オブジェクトのサブ波長イメージングを示す。
物体のサブ波長特性を解決するため、差分撮像装置は、薄い高インデックスの固体浸漬層を用いて、入力の高周波情報を空気を介して伝送するための低周波空間モードに変換する空間最適化回折エンコーダにオブジェクトの高周波情報を伝送する。
その後の拡散型デコーダ層(空気中)は、ディープラーニングに基づく最適化を用いてエンコーダと共同で設計され、エンコーダ層と通信して、その出力で入力オブジェクトの拡大画像を作成し、回折限界のために洗い流されるサブ波長の特徴を明らかにする。
拡散型固体浸漬エンコーダと空気中の次のデコーダ層との全光学的協調により、入力対象のサブ波長位相と振幅特性を極めてコンパクトな設計で解決できることを実証する。
その概念実証を実験的に実証するため,テラヘルツ放射を用い,モノリシックな多層回折プロセッサの製作法を開発した。
モノリシックに作製した回折エンコーダ-デコーダペアを用いて、入力オブジェクトの位相-強度変換と全光的に再構成されたサブ波長位相特性を、直接出力時に拡大強度特徴に変換して示す。
この固体浸漬型回折撮像装置はコンパクトでコスト効率のよい設計であり、バイオイメージング、内視鏡、センシング、材料キャラクタリゼーションにおいて幅広い応用が期待できる。
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