加州大学洛杉矶分校的研究人员发明了一种新型成像仪，可以捕捉比传统光学系统极限小得多的特征。这项创新有可能彻底改变生物成像、光刻和材料科学等领域。这项研究发表在《eLight》杂志上。

光学成像分辨率的传统极限被称为衍射极限，它限制了人们看到小于光波长一半的细节的能力。这款新型成像仪通过采用固体浸没衍射编码空间信息克服了这一障碍。

来自物体的光首先与使用优化的物理代码进行空间构造的高折射率材料相互作用，该材料对超出传统衍射极限的高频信息进行编码。然后，与编码器材料联合优化的衍射解码器处理该编码信息并创建物体的放大图像，从而显示亚波长特征。

作为编码器和解码器材料的一部分，该成像系统及其空间结构是使用基于深度学习的优化设计的。由此产生的智能成像仪特别紧凑，其设计厚度不到光波长的 100 倍。它还具有直接执行定量相位检索的优势——无需冗长且耗电的计算机处理。

研究人员成功地在太赫兹频率下测试了该成像仪，并证明了其能够分辨小至 λ/3.4(其中 λ 为波长)的特征。他们还表明，该成像仪可​​以处理各种类型的物体，包括相位和振幅结构。

这种新方法具有高度适应电磁波谱不同部分的潜力。通过物理缩放衍射特征，成像仪可以设计为适用于不同的照明波长，而无需重新设计。

研究人员认为，这种固体浸没衍射成像仪由于其体积小、成本效益高、并且能够捕捉亚波长特征，将在生物成像、传感和材料检测方面带来重大进步。

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