全息鬼衍射成像

鬼成像（GI）和鬼衍射（GD）利用来自目标的散射场与照明场的强度互相关来实现成像。尽管取得了很多成就，ghost框架下的成像技术局限于纯振幅物体成像和复值物体的调幅成像。近年来，随着优化理论和信息处理等先进工具的发展，衍射成像中的相位恢复问题越来越受到人们的关注。早期的研究报告了利用纠缠光子对恢复纯相位物体的衍射图样，随后证明用经典的非相干光也可以实现。但是对GI和GD的研究大多集中在理论上，实验上需要复杂的测量装置，并且局限于低空间变化的物体，如二元相位或特殊设计的相位物体。此外，采用重影方案的定量相位成像需要特别注意时间冻结强度模式的测量，而不应该使用时间平均。时间冻结强度记录的要求对于GI方案在实时场景下对二维和三维物体的定量成像具有重要意义。

       最近，来自中国华侨大学（Huaqiao University）和印度理工学院（Indian Institute of Technology）的研究人员提出了一种同步定量相位和振幅成像的新方法，即GD全息成像术。为了达到这一目的，研究人员将一个参考随机场与来自GD系统的光场混合，并测量两个通道的强度相关性。这种相关全息图的数字处理提供了成像平面上的复值物体图像。通过利用来自伪热光源的时间冻结场，并考虑空间（而不是时间）的遍历性。这允许在评估相关结构时使用观测平面上的空间平均值作为集合平均值的替代。在这种考虑下，单个时间冻结散斑图案内的多个散斑点上的平均值可用于代替图案中单个点的多个不同散斑实现上的系综平均值。最后，研究人员通过仿真评估了该方法的有效性，并通过实验证明了纯相位物体、平面透明胶片和分辨率测试目标等的成像效果。文章以“Ghost diffraction holographic microscopy”发表在Optica上。（鲁强兵）

文章链接：https://doi.org/10.1364/OPTICA.409886