衍射极限

2021-03-05 16:44:18 浏览:1832

定义

衍射极限是指一个理想物点经光学系统成像,由于衍射的限制,不可能得到理想像点,而是得到一个夫朗和费衍射像。因为一般光学系统的口径都是圆形,夫朗和费衍射像就是所谓的艾里斑。当一个衍射斑的极大值的空间位置与另外一个衍射斑的第一个极小值所在空间位置重合,这种情况我们认为是可以分辨这两个衍射斑的极限情况。

公式

公式是sinθ=1.22λ/D。其中θ是角分辨率,λ是波长,D是光圈直径。当θ很小时,sinθ约等于θ,约等于d/f,其中d是最小分辨尺寸,f是焦距。推导出d/f=1.22λ/D。

原理

如图1所示即为衍射过程示意图。夫琅禾费衍射的一个假设就是接收屏距离圆孔的距离远远大于接受屏幕上成像范围,即f>>x,为透镜的焦距,这里假设接收屏在透镜的焦平面上。如果衍射屏为一个小孔,那么在接受屏上就是艾里斑。

图 1 衍射过程示意图

衍射极限指的是一个衍射斑的极大值的空间位置与另外一个衍射斑的第一个极小值所在空间位置重合,这种情况我们认为是可以分辨这两个衍射斑的极限情况,当两个艾里斑距离更近时则无法分辨,如图2所示。

 

图 2 衍射极限示意图

这一现象用傅立叶分析理论可解释为:携带物体信息的入射光波的傅立叶分量中,较大的横向分量对应着高频成分,代表着物体的细节部分;但含高频横向分量的光波因满足振幅沿传播方向按指数衰减而成为倏逝波,倏逝波在传播过程中因振幅呈指数衰减而无法到达像面,不能参与成像,造成物体细节部分的丢失,因而普通透镜的成像总是有缺陷的。

超越衍射极限

以超振荡透镜和超临界透镜为典型代表的平面超透镜是一种利用光场调控方式实现远场超衍射极限聚焦和成像的光学元件。通过精密调控各衍射结构单元之间的干涉效应可以在焦平面上局部区域内获得高于系统最高空间频率的电场振荡,从而实现对衍射焦斑横向和轴向尺寸的可控调节。与传统的光学透镜相比,平面超透镜具有聚焦能力强,结构紧凑,设计自由度大,利于集成等优点。因其远场超衍射极限的光场调控能力,受到衍射光学和纳米光子学领域人员的广泛关注和研究。

参考文献

[1] 秦飞,李向平,洪明辉.从超振荡透镜到超临界透镜:超越衍射极限的光场调制[J].光电工程,2017,44(08):757-771+846. [2]Adaptive optics for astronomical telescopes. J Hardy. . 1998
[2] 表面等离子体超衍射光学光刻[J]. 王长涛,赵泽宇,高平,罗云飞,罗先刚.  科学通报. 2016(06)
[3] Toward fluorescence nanoscopy. Hell,Stefan W. Nature Biotechnology . 2003
[4] Near Field Scanning Optical Microscopy (NSOM). E. Betzig,A. Lewis,A. Harootunian,M. Isaacson,E. Kratschmer. Biophysical Journal . 1986
[5] Apertureless scanning near field optical microscope with sub- 10 nm resolution. Bek, Alpan,Vogelgesang, Ralf,Kern, Klaus. The Review of Scientific Instruments . 2006
[6] Negative refraction makes a perfect lens. Pendry,J.B. Physical Review . 2000
[7] Far-field optical superlens. Liu, Zhaowei,Durant, Stéphane,Lee, Hyesog,Pikus, Yuri,Fang, Nicolas,Xiong, Yi,Sun, Cheng,Zhang, Xiang. Nano Letters . 2007

成像基本概念

作          者: 泮桥成像光电商城

出          处: https://www.ipanqiao.com/entry/397

版          权:本文版权归泮桥成像光电商城所有

免责声明:本文中使用的部分文字内容与图片来自于网络,如有侵权,请联系作者进行删除。

转          载:欢迎转载,但必须保留上述声明;必须在文章中给出原文链接;否则必究法律责任。

Copyright © 2019-2022 南京超维景生物科技有限公司 版权所有 www.ipanqiao.com苏ICP备20009590号-1
联系我们
立即做合同
微信客服
电话咨询

400-998-9826

17302548620

快速留言

泮桥成像光电商城专业人员会在24小时之内联系您

关闭 提交