[發(fā)明專利]透射式點衍射共路數(shù)字全息測量裝置與方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810014924.5
• 申請日: 2018-01-08
• 公開（公告）號: CN108225172A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設計）人: 單明廣;劉磊;鐘志;劉彬;張雅彬
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01B9/021
• 分類號: G01B9/021
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種透射式點衍射共路數(shù)字全息測量裝置與方法，屬于數(shù)字全息測量領(lǐng)域。攜帶物體信息的入射光依次經(jīng)過第一透鏡、第一非偏振分光棱鏡、孔陣列、第二透鏡、第二非偏振分光棱鏡后形成兩束光，分別照射第一平面反射鏡和第二平面反射鏡上并被反射至第二非偏振分光棱鏡，經(jīng)第二非偏振分光棱鏡匯合后再依次經(jīng)過第二透鏡、孔陣列和第一非偏振分光棱鏡后，經(jīng)第一非偏振分光棱鏡反射后，再經(jīng)過第三透鏡形成載波全息圖，被圖像傳感器采集到計算機并計算待測物體相位。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好，光能利用率高；且調(diào)整方便，也不需任何光柵、反射針孔、角反射鏡等特殊光學元件，成本低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)字全息測量領(lǐng)域，特別涉及一種透射式點衍射共路數(shù)字全息測量裝置與方法。

背景技術(shù)

離軸數(shù)字全息測量技術(shù)可通過一次曝光采集完成物體三維全場定量測量，相對同軸數(shù)字全息測量技術(shù)可以實現(xiàn)更高的測量速度，已廣泛應用于生物醫(yī)學、微納器件、光學微加工等測量領(lǐng)域。但傳統(tǒng)的離軸數(shù)字全息系統(tǒng)采用邁克遜、馬赫-曾德爾等分離光路干涉，不僅結(jié)構(gòu)龐大，而且參考光束和測量光束經(jīng)過不同路徑，易受外界振動、溫度起伏等影響，抗干擾能力差。相對于分離光路結(jié)構(gòu)，共光路結(jié)構(gòu)因為參考光束和測量光束經(jīng)過相同路徑，結(jié)構(gòu)緊湊，具有非常好的抗干擾能力，因而近十年離軸共路數(shù)字全息測量技術(shù)受到國內(nèi)外學者廣泛關(guān)注。

美國麻省理工學院的G.Popescu等(G.Popescu,T.Ikeda,R.R.Dasari,M.S.Feld.Diffraction phase microscopy for quantifying cell structure anddynamics.Opt.Lett.2006,31,775-777)提出了一種基于光柵點衍射的共路離軸數(shù)字全息測量技術(shù)，在4f光學系統(tǒng)的入射面放置光柵，將通過待測物體的光波衍射分成多個衍射級次，并在頻譜面放置空間孔陣列，選取零級光作為參考光并選取+1級光作為物光，進而通過曝光采集獲得載波全息圖，但該結(jié)構(gòu)不僅需要光柵，而且光能損失大，同時需精確調(diào)整針孔濾波器陣列中心間距與光柵周期以及透鏡焦距的匹配關(guān)系，以使物光和參考光能有效通過針孔濾波器陣列，從而造成裝置調(diào)整困難。

以色列N.T.Shaked等(Compact and portable low-coherence interferometerwith off-axis geometry for quantitative phase microscopy and nanoscopy)提出一種基于反射式點衍射的共路離軸數(shù)字全息測量技術(shù)，在一個改進4f光學系統(tǒng)中引入非偏振分光棱鏡產(chǎn)生兩束光，通過對其中一束光使用反射式針孔濾波，從而形成參考光，另一束光被角反射鏡反射后與參考光一起共路傳播形成載波干涉。但該方法需要角反射鏡，同時因為采用反射式針孔，不僅制作困難，而且光需要兩次通過針孔，光能損失大。

為方便調(diào)整，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，本發(fā)明人提出系列基于光柵離焦點衍射的共路離軸數(shù)字全息測量技術(shù)，如CN 201510756850.9“一種基于光柵離焦的共路數(shù)字全息顯微裝置與方法”，在4f光學系統(tǒng)的頻譜空間放置光柵，并在頻譜面放置空間孔陣列，通過光柵離焦控制針孔濾波器陣列中心間距與光柵周期以及透鏡焦距的匹配關(guān)系，但是該方法仍需要光柵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對上述技術(shù)的不足之處，提供一種調(diào)整方便、光能損失少的一種透射式點衍射共路數(shù)字全息測量裝置與方法。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：