[發(fā)明專利]基于像素的波片陣列及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310410622.7
• 申請日: 2013-09-10
• 公開（公告）號: CN103454712A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張青川;張志剛;程騰;伍小平
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: G02B5/30
• 分類號: G02B5/30
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域，具體來講，本發(fā)明涉及基于像素尺寸的波片陣列、該波片陣列的制備方法及其相關(guān)應(yīng)用方法和設(shè)備。本發(fā)明的波片陣列的每一個陣列單元的尺寸與所搭配使用的圖像傳感器(CCD或CMOS)像素尺寸相一致，可用于實時提取和分析具有任意偏振狀態(tài)的入射光的光強和偏振的圖像信息，也即獲得入射光的斯托克斯參量；另外，本發(fā)明還可應(yīng)用于數(shù)字全息技術(shù)中，可實時解算出物光的光強和相位分布，實現(xiàn)動態(tài)物體相位測量。

背景技術(shù)

1852年，斯托克斯(stokes)提出用四個參量來描述光波的強度和偏振態(tài)。它可以描述光的所有偏振態(tài)，四個參量都是光強的時間平均值，組成一個數(shù)學(xué)矢量。傳統(tǒng)的獲得入射光的斯托克斯矢量的方法，需要經(jīng)過多次曝光，每次曝光時需要改變偏振片的偏振方向或者改變相位延遲，操作較為復(fù)雜，且只能應(yīng)用于被測量光的光強和相位不變的情況下，對于變化的光強和相位則不能測量。

傳統(tǒng)照相技術(shù)只能記錄物體的光強信息，而不能記錄相位信息。為了記錄物光波的相位信息，采用全息相移技術(shù)，引入?yún)⒖脊猓ㄟ^對參考光進行多次相移，分別記錄多幀干涉圖的光強信息，從而解算出記錄平面物光波的光強和相位信息。傳統(tǒng)的應(yīng)用相移法獲得物光波的光強和相位的全息干涉方法，需要在參考光路中加入壓電陶瓷，通過壓電陶瓷來調(diào)節(jié)參考光的光程，也即改變了記錄平面參考光的相位，獲得物光與參考光不同的相位差。通過對物光和參考光不同相位差時采集圖像，記錄多幀干涉圖像才能解算出物光的光強和相位信息，因此只能測量靜態(tài)物體的光強和相位信息，而不能測量動態(tài)物體的光強和相位信息。

近幾年出現(xiàn)的微偏振片陣列是一種用于測量光經(jīng)過不同透過方向的像素尺寸的偏振片單元后各個偏振方向的光強的器件，通常與圖像傳感器(例如數(shù)碼相機)搭配使用從而獲得包含由該微偏振片陣列測得的各偏振分量的圖像，并可以進行實時相移分析(見下方參考文獻1)。偏振片陣列制備方法主要有基于聚乙烯醇薄膜刻蝕(見下方參考文獻2)、基于光控取向的液晶材料(見下方參考文獻3)以及基于金屬納米光柵(見下方參考文獻4、5)幾種。微偏振片陣列解決了實時相移數(shù)字全息和實時獲得圖像四個斯托克斯矢量的問題，但微偏振片陣列制作工藝較為復(fù)雜，因此成本也很高。

參考文獻1：T.Tahara，K.Ito，et?al.(2010).″Parallel?phase-shifting?digital?holographic?microscopy.″Biomedical?Optics?Express1(2)：610-616；

參考文獻2：V.Gruev，A.Ortu，et?al.(2007).″Fabrication?of?a?dual-tierthin?film?micropolarization?array.″Optics?Express15(8)：4994-5007；

參考文獻3：Z.Xiaojin，F(xiàn).Boussaid，et?a1.(2011).″High-resolution?thin″guest-host″micropolarizer?arrays?for?visible?imaging?polarimetry.″Optics?Express19(6)：5565-55735573；

參考文獻4：V.Gruev，(2011).″Fabrication?of?a?dual-layer?aluminum?nanowires?polarization?filter?array.″Optics?Express19(24)：24361-24369；

參考文獻5：發(fā)明名稱為“基于金屬納米光柵的微偏振片陣列及其制備方法”的中國發(fā)明專利申請，申請人為中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，申請?zhí)枮?01310030339.1，發(fā)明人為張青川、張志剛、趙旸。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出一種基于像素的波片陣列及其制備方法，以實時提取和分析任意入射光的斯托克斯參量，并應(yīng)用于實時相移數(shù)字全息技術(shù)來獲得動態(tài)物體的光強分布和相位信息。

(二)技術(shù)方案