[發明專利]一種三維實時超分辨數字全息記錄方法

有效

• 申請號: 201110389109.5
• 申請日: 2011-11-30
• 公開（公告）號: CN102411298A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 袁操今;馬駿
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G03H1/12
• 分類號: G03H1/12;G03H1/22;G02B21/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種三維實時超分辨數字全息記錄方法，其特征在于：采用飛秒級脈沖激光為光源，利用波分、角分、時分和偏振復用技術構建實時超高分辨率記錄系統；先通過系列光學元件將光源發出的激光分解成不同波長且有一定時間間隔的兩束脈沖激光，再將每束脈沖激光分解成兩束照射光和兩束參考光，兩束照射光分別從不同方向照射被測物體，使被測物體的低頻和高頻信息都能透過顯微物鏡到達數字相機CCD的記錄面，并與相應的參考光發生干涉，在CCD一幀畫面中記錄到被測物體兩個瞬態時刻、包含高頻和低頻信息的四幅數字全息圖；將CCD實時記錄到的圖像傳輸到計算機中進行處理，利用計算機圖像處理系統獲得三維實時超高空間分辨率的再現圖像。

2.根據權利要求1所述的三維實時超分辨數字全息記錄方法，其特征在于具體方法是：利用倍頻晶體、二向色鏡及光程延遲系統和非偏振分束鏡，將飛秒脈沖激光器發出的脈沖分割成不同波長且相差一定時間輸出的兩束入射脈沖光，其中一束保持原波長，另一束的波長為原波長的1/2倍；然后使用偏振分束鏡、系列非偏振分束鏡和反射鏡，利用復用技術構建記錄系統，該系統先后將不同波長的兩束脈沖激光中的每一束進一步分解成兩束參考光和兩束照射光，并將兩束照射光中的一束沿物體平面法線方向照射被測物體、另一束與法線呈一定夾角照射被測物體；隨后利用顯微物鏡將物體放大，得到分別攜帶物體高、低頻信息的物光并投射到數字相機CCD的記錄面上，與到達該面的相應參考光發生干涉并形成全息圖；將兩束脈沖激光輸出的時間差控制在50fs～33ps范圍內，使前后兩個脈沖光到達數字相機CCD感光面的時間在CCD的一幀積分時間內，并保證在CCD同一幀畫面內記錄到的兩個瞬態時刻、包含物體高頻和低頻信息的四幅全息圖不發生相互混疊；將CCD連續記錄到的圖像傳輸到計算機中，利用計算機圖像處理系統將每幀記錄到的四幅全息圖相互分離，再通過數字濾波、衍射計算并合成，獲得三維實時超高空間分辨率的再現圖像。

3.根據權利要求1或2所述的三維實時超分辨數字全息記錄方法，其特征是：飛秒脈沖激光光源的中心波長為775～1030nm；由激光器發出的光將被分割成兩束不同波長的入射光，其中，長波長脈沖激光由飛秒脈沖激光器直接提供，短波長激光脈沖則由倍頻晶體倍頻長波長脈沖產生，長波長脈沖的中心波長為短波長脈沖中心波長的2倍。

4.根據權利要求1或2所述的三維實時超分辨數字全息記錄方法，其特征在于：分別從不同方向照射被測物體的兩束照射光中，一束沿物體平面的法線方向照射被測物體、另一束與物平面法線呈sin^-1（NA）夾角照射被測物體，其中，NA是顯微物鏡的數值孔徑。

5.根據權利要求2或3所述的三維實時超分辨數字全息記錄方法，其特征在于：倍頻晶體是可在透過原長波波長脈沖激光的同時產生另一波長為1/2原波長的短波脈沖激光、且倍頻效率為30%～70%的非線性光學晶體。