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Optical phase mining by adjustable spatial differentiator
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资源说明：Phase is a fundamental resource for optical imaging but cannot be directly observed with intensity measurements. The existing methods to quantify a phase distribution rely on complex devices and structures and lead to difficulties of optical alignment and adjustment. We experimentally demonstrate a phase mining method based on the so-called adjustable spatial differentiation, by analyzing the polarization of light reflection from a single planar dielectric interface. Introducing an adjustable bi
光学相位挖掘通过可调空间微分器
光学相位是光学成像中的核心资源，但无法通过强度测量直接观测。传统的相位分布量化方法依赖于复杂的设备和结构，这导致了光学对准和调整的困难。研究者们实验性地展示了一种基于可调空间微分器的相位挖掘方法，该方法通过分析单平面介电界面反射光的偏振状态来实现。通过引入可调偏置，他们创建了一个虚拟光源，使测量图像呈现出投射阴影的效果。从这些虚拟阴影图像中，可以进一步恢复透明物体的相位分布，精度达到0.05λ RMS（均方根）。这种方法不依赖于波长或材料色散，直接源于光的内在性质，因此可以广泛扩展到宽频范围。
关键词：可调空间微分；相位挖掘；反射；偏振。
文章发表于2020年，表明这一技术的创新性在于简化了相位测量的过程，通过分析反射光的偏振特性，无需复杂的光学装置就能获取相位信息。在生物成像和X射线成像等领域，相位信息尤为重要，因为物体或结构的信息主要存储在相位而非强度变化中。传统方法往往难以精确获取这些信息，而这项新方法提供了一种简洁有效的解决方案。
可调空间微分器的工作原理是通过对反射光进行分析，利用介电界面产生的偏振变化来推断相位信息。偏振是光的一个基本属性，当光照射到不同介质的界面时，其偏振状态会发生改变。通过调节偏置，可以控制光的传播特性，从而模拟出虚拟的阴影效果。这些虚拟阴影图像实际上包含了物体相位信息的编码，通过解析这些图像，可以重构出物体的相位分布。
此技术的优势在于其简单性和通用性。它不依赖特定的波长，意味着可以在广泛的光谱范围内应用，包括可见光、红外线甚至X射线。此外，由于它仅需要分析反射光的偏振，不需要复杂的光学对准和调整，因此在实际应用中具有更高的便利性和可靠性。
总结来说，"Optical phase mining by adjustable spatial differentiator"是一种革新性的相位测量技术，通过可调空间微分器和光的偏振分析，简化了对相位分布的探测，提高了测量精度，且具有广泛的频率适用性。这项技术的出现为光学成像领域带来了新的可能性，特别是在那些依赖相位信息的科学和工程应用中。
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