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加快打造原始創(chuàng)新策源地,，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù),，努力搶占科技制高點(diǎn)，為把我國建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿,、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展,，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫,，率先建設(shè)國際一流科研機(jī)構(gòu),。

——中國科學(xué)院辦院方針

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西安光機(jī)所在阿秒高時(shí)空分辨成像研究方面獲進(jìn)展

2024-10-15 西安光學(xué)精密機(jī)械研究所

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近日，中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所阿秒科學(xué)與技術(shù)研究中心在阿秒高時(shí)空分辨成像研究方面取得進(jìn)展,。相關(guān)研究成果發(fā)表在《光子學(xué)研究》（Photonics Research）上,。

阿秒光源具有超短脈沖寬度、短波長(zhǎng),、高相干性,、高精度同步控制等特點(diǎn)，在超快成像領(lǐng)域具有應(yīng)用潛力,。當(dāng)阿秒光源達(dá)到“水窗”波段,，此波段內(nèi)的氧原子、氫原子對(duì)該波段X射線的吸收較弱,，水對(duì)該波段X射線相對(duì)透明,，而碳、氮等組成生物體的基本元素則對(duì)該波段X射線的吸收較強(qiáng),，可實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度的生物樣品成像,，有望推動(dòng)高時(shí)空分辨生物活細(xì)胞的研究。然而,，受時(shí)間-能量不確定關(guān)系約束,，阿秒脈沖兼具較高的時(shí)間分辨與超寬的光譜，而后者在成像系統(tǒng)中造成大量色差,。同時(shí),，阿秒脈沖通常在極紫外/軟X射線波段,，缺少用于反射、聚焦,、分束,、合束等的高質(zhì)量光學(xué)器件，這對(duì)成像系統(tǒng)帶來了較多限制,。因此,，實(shí)現(xiàn)阿秒成像技術(shù)，既要克服短波波段成像的困難,，又要解決超寬帶光譜中不同光譜成分之間的干擾,。

該團(tuán)隊(duì)提出了高效的基于傅里葉變換模式映射的梯度單色化方法。這一方法可以處理復(fù)色/寬譜的衍射圖,，以獲得高質(zhì)量的單色衍射圖,，進(jìn)而采用傳統(tǒng)的相干衍射成像方法實(shí)現(xiàn)高分辨成像。該方法拓展了成像光源的適用帶寬,，支持使用光譜帶寬達(dá)到140%的光源進(jìn)行單發(fā)成像,，并將計(jì)算時(shí)間壓縮到秒級(jí)。同時(shí),，該方法支持跨越多個(gè)倍頻程的梳狀光譜，可實(shí)現(xiàn)光通量更高的高次諧波光源的成像應(yīng)用,。進(jìn)一步,，基于這一衍射成像技術(shù)，該團(tuán)隊(duì)提出了無光柵,、無透鏡的光譜測(cè)量方法,，降低了極紫外/X射線波段的阿秒脈沖光譜的測(cè)量難度。

上述研究邁出了突破阿秒高時(shí)空分辨成像的關(guān)鍵一步,，為先進(jìn)阿秒激光設(shè)施成像終端提供了技術(shù)支撐,。同時(shí)，這一成果有望推動(dòng)阿秒光源在激光精密加工,、生物醫(yī)藥,、半導(dǎo)體等領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展。

研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃,、中國科學(xué)院相關(guān)項(xiàng)目,、陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計(jì)劃等的支持。

論文鏈接

（a）（d）窄帶光相干衍射成像,；（b）（e）寬帶光衍射圖樣直接反演結(jié)果,；（c）（f）單色化方法實(shí)現(xiàn)的寬帶光相干衍射成像

近日，中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所阿秒科學(xué)與技術(shù)研究中心在阿秒高時(shí)空分辨成像研究方面取得進(jìn)展,。相關(guān)研究成果發(fā)表在《光子學(xué)研究》（Photonics Research）上,。阿秒光源具有超短脈沖寬度,、短波長(zhǎng)、高相干性,、高精度同步控制等特點(diǎn),，在超快成像領(lǐng)域具有應(yīng)用潛力。當(dāng)阿秒光源達(dá)到“水窗”波段,，此波段內(nèi)的氧原子,、氫原子對(duì)該波段X射線的吸收較弱，水對(duì)該波段X射線相對(duì)透明,，而碳,、氮等組成生物體的基本元素則對(duì)該波段X射線的吸收較強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度的生物樣品成像,，有望推動(dòng)高時(shí)空分辨生物活細(xì)胞的研究,。然而，受時(shí)間-能量不確定關(guān)系約束,，阿秒脈沖兼具較高的時(shí)間分辨與超寬的光譜,，而后者在成像系統(tǒng)中造成大量色差。同時(shí),，阿秒脈沖通常在極紫外/軟X射線波段,，缺少用于反射、聚焦,、分束,、合束等的高質(zhì)量光學(xué)器件，這對(duì)成像系統(tǒng)帶來了較多限制,。因此,，實(shí)現(xiàn)阿秒成像技術(shù)，既要克服短波波段成像的困難,，又要解決超寬帶光譜中不同光譜成分之間的干擾,。該團(tuán)隊(duì)提出了高效的基于傅里葉變換模式映射的梯度單色化方法。這一方法可以處理復(fù)色/寬譜的衍射圖,，以獲得高質(zhì)量的單色衍射圖,，進(jìn)而采用傳統(tǒng)的相干衍射成像方法實(shí)現(xiàn)高分辨成像。該方法拓展了成像光源的適用帶寬,，支持使用光譜帶寬達(dá)到140%的光源進(jìn)行單發(fā)成像,，并將計(jì)算時(shí)間壓縮到秒級(jí)。同時(shí),，該方法支持跨越多個(gè)倍頻程的梳狀光譜,，可實(shí)現(xiàn)光通量更高的高次諧波光源的成像應(yīng)用。進(jìn)一步,，基于這一衍射成像技術(shù),，該團(tuán)隊(duì)提出了無光柵,、無透鏡的光譜測(cè)量方法，降低了極紫外/X射線波段的阿秒脈沖光譜的測(cè)量難度,。上述研究邁出了突破阿秒高時(shí)空分辨成像的關(guān)鍵一步,，為先進(jìn)阿秒激光設(shè)施成像終端提供了技術(shù)支撐。同時(shí),，這一成果有望推動(dòng)阿秒光源在激光精密加工,、生物醫(yī)藥、半導(dǎo)體等領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展,。研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃,、中國科學(xué)院相關(guān)項(xiàng)目、陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計(jì)劃等的支持,。論文鏈接（a）（d）窄帶光相干衍射成像,；（b）（e）寬帶光衍射圖樣直接反演結(jié)果；（c）（f）單色化方法實(shí)現(xiàn)的寬帶光相干衍射成像

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