使用波长复用衍射光学处理器的多平面定量相位成像

定量相位成像（QPI）是一种无标记技术，可提供透明样本的光程信息，在生物学、材料科学和工程学中具有重要应用。本文使用波长复用的衍射光学处理器，对纯相位物体的三维堆栈进行定量相位成像。该衍射处理器利用通过深度学习训练的多个空间工程化衍射层，能够将处于不同轴向位置的多个二维物体的相位分布转换为强度图案，每个图案编码在独特的波长通道中。这些波长复用图案被投影到衍射处理器输出平面的单一视场（FOV）上，从而能够使用仅测强度的图像传感器捕获位于不同轴向平面的输入物体的定量相位分布。基于数值模拟，我们表明通过扫描照明波长，我们的衍射处理器能够在输入端的几个不同轴向平面上同时实现全光定量相位成像。使用三维制造的衍射处理器进行的概念验证实验进一步验证了我们的方法，展示了通过在太赫兹频谱范围内扫描照明波长，成功对不同轴向位置的两个不同相位物体进行成像。基于衍射网络的多平面QPI设计可以为紧凑的片上相位成像与传感设备开辟新途径。