刘诚 潘兴臣 朱健强

(中国科学院上海光学精密机械研究所，高功率激光物理联合实验室，上海 201800)

(2013年5月10日收到;2013年6月18日收到修改稿)

1 引言

相干衍射成像CDI(coherent diffraction imaging)是一种用迭代算法直接从所记录的物体散射斑恢复物体强度和相位的成像技术.它最早在1969年由Hoppe[1]提出，后经Fienup[2,3]和Misell[4]的改进而逐步发展起来.由于其不需要复杂的光学元件，成像质量不受透镜像差的影响，理论上CDI能够获得接近衍射极限的空间分辨率[5-8]，同时对使用环境的要求比传统的干涉技术低很多.鉴于这些优点，在X-射线和电子束等短波长成像领域，CDI技术得到较多的研究并取得较大进展[9-12].但由于其需要利用小孔对待测物体进行限制，因此所成像的视场较小，而且对于相位分布稍微复杂的物体，传统CDI往往计算收敛速度较慢或者不收敛，因此对于实际应用来说，CDI方法存在很大不足.为了克服CDI的缺点，2004年Faulkner和Rodenburg[13,14]提出一种改进的CDI算法并命名为PIE(ptychographic，imaging engine).PIE方法通过用局域照明光场对待测物体进行横向扫描并同时记录相应的衍射光斑序列，只要相邻两次照明区域间有一定比例的重叠，PIE方法就可以快速而且可靠地重建出物体的相位像和强度像.和传统的Fienup算法相比较，PIE方法可以对任意结构和任意大小的物体进行成像，不仅重建收敛速度快而且所成的像具有很高的信噪比[15,16]，现在已经在可见光[17]、X射线[18,19]、电子束[20,21]频段获得成功.但目前的PIE技术具有两个主要的缺点.首先，由于需要对待测量样品进行横……