EMPIR项目利用双光子束实现最佳光学分辨率-安全阀校验检测网

EMPIR项目利用双光子束实现最佳光学分辨率

安全阀校验机构服务数万家客户！一切为您，放心严选 [在线微信交谈] 时间：2024-12-25
在线客服扫一扫 安全阀检测更方便

作为一种测量工具，光学系统具有速度快、无损伤和可靠性高等优点，因此在测量领域发挥着重要作用。

传统光学测量系统往往不具备所需的空间分辨率或灵敏度，从而限制了这一领域的创新。

无论经典光学测量多么复杂或精密，其目前的最大分辨率都与所用光线的波长（λ）有关。然而，短波长光的穿透深度很小（约100纳米），而且紫外线会与氧气相互作用，因此需要真空条件。光源会影响样品特征的最终识别，如形状、透光率或厚度。

现已完成的“超越经典空间分辨率极限的光物质相互作用光学计量”（17FUN01,BeCOMe）项目利用量子技术提高了超越 1/2λ极限的空间分辨率和对样品特征的灵敏度。

项目影响

向量子极限的分辨率

成像面临的一个主要障碍就是所谓的“散粒噪声”，这是一种随机噪声，从根本上说与光本身的量子波动有关，因此无法解决。该项目利用双光子束将这些测量推向了量子极限。一束光子用于探测物体，另一束光子用于测量随机但相同的噪声。研究人员Ruo-Berchera博士评论说：“这可以用于增强光敏或光反应生物的成像”。这项工作已在论文《用双光束对极限量子限的光损耗进行无偏估算》（Unbiased estimation of an optical loss at the ultimate quantum limit with twin-beams）中进行了描述。项目团队已发表了超过47篇经同行评审的论文，其中包括发表在《自然-通讯》上的一篇关于光子纠缠和时空旅行的论文，还有一篇是关于探测光学活性金刚石缺陷的新型单光子发射器，可用于量子增强成像等领域。

散射超越了弱化机制

物体对电磁辐射（如光）的散射方式可用来获取未知物体的形状或物理特性。这种形式的“逆向问题”--从原因（物体上的粒子散射）推导出结果（图像）--往往过于复杂或计算成本过高，难以实施。

BeCOMe项目通过使用帕代近似值解决了这一问题，在《物理评论研究》（Physical Review Research）发布的一篇论文对此进行了描述。

这种方法是应用博恩数列的重要基础。

超越半蓝斑极限的分辨率（超分辨率）

对尖端增强光致发光（TEPL）技术进行了改进，使其可用于高分辨率成像，证明TEPL实现的空间分辨率可比激发波长（~1/25λ）小20多倍。

在INRiM项目实施期间，意大利国家计量研究院研究了将经典方法与量子方法相结合的可能性，从而进一步改进了显微镜技术，并可能在生物成像领域得到重要应用。

最后，为了支持用户的使用，与项目中开发的有限差分时域（FDTD）计算相关的开源软件已经公开发布。

该软件代码是用于纳米级光学设备建模的严谨而强大的工具，我们将其用于亚波长光栅散射建模，并将其性能与有限元方法（FEM）建模的结果进行了比较。

BeCOMe项目所开展的工作可帮助欧洲光子学产业改进纳米产品等材料的特性，并帮助扩大新兴市场机会，特别是利用功能性纳米光学材料提供的新机会。

项目协调人Lauryna Siaudinyte（VSL）在谈到这一大获成功的项目时说：

“项目实施离不开光学计量仪器和相关方法，这些仪器和方法与软件开发、生物技术和计算机电子学等多个研发领域相关。提高分辨率并提供优化的辅助分辨率选项，对显微镜领域的最新发展做出了重大贡献。为半导体、光学和其他高科技行业出现的计量问题提供了新的解决方案。”