Quantitative phase contrast imaging with a nonlocal angle-selective metasurface.
Quantitative phase contrast imaging with a nonlocal angle-selective metasurface.
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DOI：
10.1038/s41467-022-34197-6
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发表时间：
2022-12-21
影响因子：
16.6
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中科院分区：
文献类型：
--
作者：
相衬显微镜在现代生物学、地质学和纳米技术的发展中发挥了核心作用。它可以将隐藏在普通光学显微镜下的半透明物体的结构可视化。相位对比显微镜的光学布局是基于一个4英尺的图像处理设置和基本保持不变，因为它的发明泽尼克在20世纪30年代初。在这里，我们提出了一种概念性的相位对比成像新方法，该方法利用导模谐振器超表面的非局部光学响应。我们强调了它的优点，并展示了各种相物体的成像，包括生物细胞、聚合物纳米结构和透明超表面。我们的研究结果表明，将这种非局部超表面添加到传统显微镜中，可以实现0.02π相位精度的定量相衬成像。在高水平上，这项工作增加了旨在使用元表面进行模拟光学计算的不断增长的研究机构。作者提出了一种利用制导-调制器超表面的非局部光学响应进行相位成像的方法。他们证明，这种超表面可以添加到传统的显微镜，使定量相衬成像。
Phase contrast microscopy has played a central role in the development of modern biology, geology, and nanotechnology. It can visualize the structure of translucent objects that remains hidden in regular optical microscopes. The optical layout of a phase contrast microscope is based on a 4 f image processing setup and has essentially remained unchanged since its invention by Zernike in the early 1930s. Here, we propose a conceptually new approach to phase contrast imaging that harnesses the non-local optical response of a guided-mode-resonator metasurface. We highlight its benefits and demonstrate the imaging of various phase objects, including biological cells, polymeric nanostructures, and transparent metasurfaces. Our results showcase that the addition of this non-local metasurface to a conventional microscope enables quantitative phase contrast imaging with a 0.02π phase accuracy. At a high level, this work adds to the growing body of research aimed at the use of metasurfaces for analog optical computing. The authors present an approach to phase imaging by using the non-local optical response of a guided-moderesonator metasurface. They demonstrate that this metasurface can be added to a conventional microscope to enable quantitative phase contrast imaging.
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