近日，中科院西安光机所在阿秒成像研究中获得重要进展，实现了超宽光谱光源的高分辨成像，相关成果以“超宽光谱的快照式相干衍射成像”（Snapshot coherent diffraction imaging across ultra-broadband spectra）为题发表在《光子学研究》（Photonics Research）期刊上。图1.多色衍射演示。(a)衍射设置。(b)示例图像。(c) (b)的FT。(d)通过围绕(b)的零填充获得。(e) (d)的 FT。(f)通过裁剪获得(e)。阿秒光脉冲的持续时间极短（1阿秒=10-18秒），是拓展微观物质超快动力学过程研究、揭示多领域底层物理规律的直接有效手段。阿秒光脉冲可以实现超高的时间分辨，同时具有短波长、高相干性、高精度同步控制等特点。然而，阿秒光脉冲固有的超宽光谱会在成像系统中引入大量色差，不同光谱成分之间的干扰和极紫外/软X射线波段高质量光学元件的缺乏成为了制约阿秒成像发展的瓶颈。“我们的目标就是攻克这些技术难题，实现基于阿秒光源的超高时空分辨成像，推动阿秒光源在生物医药、激光精密加工、半导体等领域的应用。”阿秒科学与技术研究中心阿秒成像研究团队负责人王虎山说。
西安光机所研究团队提出的无透镜超宽光谱计算成像新方法可以从模糊的超宽光谱衍射图中提取出高质量的清晰单色衍射图，进而实现高分辨成像。“该方法大幅度提升了单发相干衍射成像光源的适用光谱带宽，光谱带宽和中心波长比可以达到140%，是目前国际上较为先进的水平。”阿秒科学与技术研究中心阿秒成像研究团队成员李博洋说。这项研究为阿秒成像提供了关键技术路径，对于我国重大科技基础设施先进阿秒激光设施（西安部分）成像终端建设和阿秒光源重大应用拓展均具有重要意义。图 2.(a) (d)窄带光相干衍射成像；(b) (e) 宽带光衍射图样直接反演结果；(c) (f) 团队提出的单色化方法实现的宽带光相干衍射成像2023年诺贝尔物理学奖授予三位科学家以表彰他们将产生阿秒光脉冲的实验方法用于研究物质的电子动力学。西安光机所副所长付玉喜介绍，“我们自建所以来，就在超快光科学领域具有坚实的理论研究基础，近年来部署了基础性、前瞻性和系统性的阿秒科学研究，2021年专门成立阿秒科学与技术研究中心，紧盯世界科技前沿和国家重大需求，努力打造国际一流的创新研究平台和人才团队，为抢占超快光科学领域制高点提供关键支撑。”论文链接：https://doi.org/10.1364/PRJ.532957
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