一种对声波和电磁波同时超分辨成像的结构

技术领域

本发明属于高精度双场成像技术领域，具体涉及一种对声波和电磁波同时超分辨成像的结构。

背景技术

传统透镜的分辨率被衍射限制在光源波长的一半以内。在常规光学系统中，携带亚衍射空间信息的倏逝波振幅呈指数衰减，无法到达像面。由于衍射极限，传统光学显微镜在可见光下的分辨率本质上限制在200纳米左右。早期，各种电子显微镜被发明出来，这些显微镜分辨率比典型的光学显微镜高几十纳米。然而，较长的扫描时间和棘手的条件，如探测器与物体之间的距离很短，是实际成像应用的障碍。

近年来，被称为超材料的新型光学材料通过控制倏逝波，为克服成像衍射极限提供了新的途径。但是由于负折射率介质的高损耗和具有狭窄的谐振范围，双曲超透镜的研究很有实际意义。而双曲超透镜的实现也有很多方式，但是由于物/像面为柱面或者球面不利于后期CCD的接受等问题，所以实现物面/像面均为平面的超透镜具有研究意义。而在近几年，平面物/像面超透镜的发展也具有一定的问题，如使用材料不均匀和放大倍率非均匀，且实现超透镜需要复杂结构，这样给超分辨率成像带来很大的困难。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明提供了如下技术方案：一种对声波和电磁波同时超分辨成像的结构，包括若干个放置在空气中的金属板，金属板是三维柱状结构，金属板两两之间形成一个空气沟道，若干个金属板的第一端面作为物面均匀分布在一个平面上，若干个金属板的第二端面作为像面均匀分布在另一个平面上，物面所在的平面为水平面，则像面与物面的夹角大于0°，小于180°；物面的宽度为亚波长量级，空气沟道的宽度为亚波长量级，物面和空气沟道的宽度之和也是亚波长量级，即小于等于工作波长的四分之一；将要成像的两个点源分别放置在物面两侧的空气沟道内，通过相应的空气沟道传输到像面得到所成的分辨开的像。

进一步地，空气沟道的长度满足Fabry–Pérot谐振条件：

l

其中，l

进一步地，像面的放大倍率等于像面的宽度/物面的宽度。

进一步地，空气沟道包括两个直线段，两个直线段经转弯结构相连，第一个直线段与物面垂直、第二个直线段与物面平行。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

本发明提供的一种对声波和电磁波同时超分辨成像的结构，可以实现电磁场或声场对超越衍射极限、难以分辨的两点进行超分辨率成像的功能。本发明具有平面的物面和像面，避免了像面为曲面时CCD(电荷耦合器件)不好接收的问题；本发明具有均匀放大倍率，避免了采用现有技术放大倍率非均匀而导致的像差过大的问题；本发明使用金属板之间排布相同亚波长量级的空气沟道的结构，避免了使用材料不均匀导致的材料不好合成以及需要在复杂波导结构中实现超分辨率成像的问题。本发明利用在电磁场与声场的超分辨率成像的功能，可以应用于医疗诊断等方面。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例的物面电磁场分布图；

图3为本发明实施例的像面电磁场分布图；

图4为本发明实施例的物面声场分布图；

图5为本发明实施例的像面声场分布图。

图中：1-金属板；2-空气沟道；3-物面；4-转弯结构；5-像面。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

实施例1

如图1所示：一种对声波和电磁波同时超分辨成像的结构，包括8个放置在空气中的金属板1，金属板1是三维柱状结构，金属板1两两之间形成一个空气沟道2，若干个金属板1的第一端面作为物面3均匀分布在一个平面上，若干个金属板1的第二端面作为像面5均匀分布在另一个平面上，物面3所在的平面为水平面，则像面5与物面3的夹角大于0°，小于180°。物面3的宽度为亚波长量级，物面3的宽度为λ

空气沟道2包括两个直线段，两个直线段经转弯结构4相连，第一个直线段与物面3垂直、第二个直线段与物面3平行。

空气沟道2的形状不一定按照图1中所示直线-圆弧-直线的结构连接，也可以按直线-直线(即转弯处为直角)，或直线-其他形状曲线-直线的结构连接，只要沿金属板1方向将物面3与像面5连接起来即可。其中，第k条空气沟道的长度要满足Fabry–Pérot谐振条件：

l

其中，l

像面5的放大倍率等于像面5的宽度/物面3的宽度。这里，像面5的宽度为物面1宽度的5倍，即放大倍率为5倍，并且每条空气沟道2的长度满足Fabry–Pérot谐振条件，即l＝10λ0。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。