針對X射線相移全息構造相移中國太極透鏡

中國科學院上海光學精密機械研究所高功率激光物理聯合實驗室張軍勇課題組針對X射線相移全息，首次構造了多焦點的相移中國太極透鏡，在光學段實驗驗證了基于中國太極透鏡的相移無透鏡傅立葉變換全息成像技術。

圖1 太極透鏡示意結構及其產生的雙層相移焦斑的光強與相位分布

圖2 實驗結果:（上）USAF，（下）橢圓渦旋焦斑—光強與相位

由于衍射極限的客觀存在，為了實現更高分辨率的光學成像，最直接簡便的一個途徑是采用更短波長的光源。隨著近年來同步輻射、自由電子激光器和核激勵X射線激光的迅速發展，相干X射線已廣泛應用于生物細胞成像、材料的無損檢測、晶體結構的衍射分析以及X射線顯微等領域。波帶片作為一類衍射透鏡，卻難以實現弱相位物體的直接成像，這歸因于探測器只能響應光強的變化。全息無疑是眾多相位物體測量與成像的優選方法之一，各類功能多樣的X射線器件的缺乏使得共光路的無透鏡傅立葉變換全息成為較早應用于X射線波段的全息技術，而像光學段常用的相移全息卻難以在X射線實現。課題組基于中國太極圖，引入陰陽相位的衍射競爭理念，設計了一類具有多層相移焦斑的中國太極透鏡，因是振幅型衍射透鏡，適用于相移X射線全息術。對于EUV及更長的相干光波段，可以設計成高衍射效率的位相型衍射透鏡，以方便較弱信號的檢測與成像。通過鑒別率板和橢圓渦旋焦斑等實驗驗證了上述提出的相移全息技術。該項研究得到國家自然科學基金和中科院青年創新促進會的支持。