Волновой пакет в фазовой проблеме оптики и птихографии

Н.Л. Попов^†, И.А. Артюков^‡, А.В. Виноградов^§, В.В. Протопопов
Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Ленинский проспект 53, Москва, 119991, Российская Федерация

Птихография сегодня представляется наиболее естественным и эффективным методом приближения к дифракционному пределу оптического разрешения. Принципиальная схема птихоскопа не содержит преломляющих или фокусирующих элементов и включает в себя источник когерентного освещения, платформу для перемещения (макроскопического) объекта и приёмник для регистрации прошедшего или отражённого объектом излучения, связанного с компьютером для обработки дифрактограмм. В классической оптике главной задачей при достижении высокого пространственного разрешения являются исправление и исключение аберраций оптических систем, тогда как в птихографии пространственное разрешение зависит главным образом от надёжности регистрации и компьютерной обработки дифрактограмм с большими числовыми апертурами. После краткого введения о истории и современном состоянии птихографии подробно рассматривается метод волнового пакета для расчёта волнового поля на детекторе в дальней зоне и при большой числовой апертуре, позволяющий установить соотношения полей на объекте и детекторе, которые лежат в основе алгоритмов восстановления изображений ePIE (extended Ptychography Iterative Engine), применяющихся на практике. Реализация алгоритмов предполагает выполнение операций с функциями, заданными в определённых доменах (координатных сетках) прямого пространства и фурье-пространства, связанных с объектом и детектором. Размеры и шаги таких сеток жёстко связаны с размерами объекта, его расстоянием до детектора и числовой апертурой. Созданные при выполнении данной работы программы использованы для уточнения пределов применимости параксиального приближения (интеграла Френеля) для расчёта поля на детекторе. Приведены результаты моделирования изображений, полученных методом птихографии.

Текст pdf (485 Кб)

Скачивая файл я соглашаюсь с условиями использования.

English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.2020.05.038775

Ключевые слова: птихография, восстановление фазы
PACS: 42.25.−p, 42.30.−d (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2020.05.038775
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2020/8/c/
Web of Science

000583209000003
Scopus

2-s2.0-85096318990
ADS NASA

2020PhyU...63..766P
Цитата: Попов Н Л, Артюков И А, Виноградов А В, Протопопов В В "Волновой пакет в фазовой проблеме оптики и птихографии" УФН 190 820–828 (2020)

BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 19 января 2020, доработана: 12 мая 2020, одобрена в печать: 22 мая 2020

English citation: Popov N L, Artyukov I A, Vinogradov A V, Protopopov V V “Wave packet in the phase problem in optics and ptychography” Phys. Usp. 63 766–774 (2020); DOI: 10.3367/UFNe.2020.05.038775

Список литературы (37) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (12) Похожие статьи (2)

Gerchberg R W, Saxton W O Optik 35 237 (1972)
Brady G R, Guizar-Sicairos M, Fienup J R Opt. Express 17 624 (2009)
Katkovnik V et al Optica 4 786 (2017)
McDermott S, Maiden A Opt. Express 26 25471 (2018)
Sandberg R L et al Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105 24 (2008)
Miao J, Sandberg R L, Song C IEEE J. Select. Topics Quantum Electron. 18 399 (2012)
Zürch M et al Sci. Rep. 4 7356 (2015)
Chapman H N, Nugent K A Nat. Photon. 4 833 (2010)
Robisch A-L et al Opt. Lett. 41 5519 (2016)
Кузнецова Т И УФН 154 677 (1988); Kuznetsova T I Sov. Phys. Usp. 31 364 (1988)
Бакут П А и др ДАН СССР 290 89 (1986); Bakut P A et al Sov. Phys. Dokl. 31 710 (1986)
Устинов Н Д, Матвеев И Н, Протопопов В В Методы обработки оптических полей в лазерной локации (М.: Наука, 1983)
Бельдюгин И М, Зубарев И Г, Михайлов С И Квантовая электроника 31 539 (2001); Bel'dyugin I M, Zubarev I G, Mikhailov S I Quantum Electron. 31 539 (2001)
Котляр В В, Малов А Н Квантовая электроника 16 1072 (1989); Kotlyar V V, Malov A N Sov. J. Quantum Electron. 19 696 (1989)
Гончарский А В, Гончарский А А Компьютерная оптика. Компьютерная голография (М.: Изд-во МГУ, 2004)
Карасик В Е, Стасенко К В, Толстогузов В Л Вест. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение (Спец. вып.) 214 (2011), Специальный выпуск "Современные проблемы оптотехники"
Suman R et al Sci. Rep. 6 22032 (2016)
Marrison J et al Sci. Rep. 3 2369 (2013)
Rath N et al Cancer Res. 78 3321 (2018)
Phase Focus Limited, https://www.phasefocus.com/
Hoppe W Acta Cryst. A 25 495 (1969)
Hegerl R, Hoppe W Ber. Bunsen. Phys. Chem. 74 1148 (1970)
Shechtman Y et al IEEE Signal Process. Mag. 32 (3) 87 (2015)
Pfeiffer F Nat. Photon. 12 9 (2018)
Fienup J R Appl. Opt. 21 2758 (1982)
Lalor É J. Opt. Soc. Am. 58 1235 (1968)
Goodman J W Introduction to Fourier Optics 2nd ed. (New York: McGraw-Hill, 1996)
Onural L J. Opt. Soc. Am. A 28 290 (2011)
Kim M K Digital Holographic Microscopy: Principles, Techniques, and Applications (Springer Series in Optical Sciences) Vol. 162 (New York: Springer, 2011)
Федорюк М В Метод перевала (М.: Либроком, 2010)
Vinogradov A V et al Numerical Simulation of X-ray Diffraction Optics (Moscow: A and B Publ. House, 1999)
Киселев А П Оптика и спектроскопия 102 661 (2007); Kiselev A P Opt. Spectrosc. 102 603 (2007)
Faulkner H M L, Rodenburg J M Phys. Rev. Lett. 93 023903 (2004)
Rodenburg J M, Faulkner H M L Appl. Phys. Lett. 85 4795 (2004)
Thibault P et al Science 321 379 (2008)
Thibault P et al Ultramicroscopy 109 338 (2009)
Maiden A M, Rodenburg J M Ultramicroscopy 109 1256 (2009)