[發明專利]一種基于光鑷介質微球的超分辨三維形貌測量方法

有效

• 申請號: 201810734400.3
• 申請日: 2018-07-06
• 公開（公告）號: CN108917651B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 劉錫;唐燕;謝仲業;楊可君;趙立新;胡松
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于光鑷介質微球的超分辨三維形貌測量方法，其特征在于：所述方法包括步驟為：

步驟S1：在操控光路中，加載預先計算好的期望相位分布到純相位型空間光調制器上，準直擴束后的激光由純相位型空間光調制器調制并反射，縮束后經物鏡聚焦形成陣列化光勢阱，從而同時捕獲多個介質微球，獨立操控介質微球獲得最佳成像效果；

步驟S2：在編碼光路中，通過上位機程序控制壓電陶瓷等步距垂直掃描待測物體，每一步掃描，利用DMD投影正弦光柵條紋，對陣列化介質微球成像空間進行編碼，并投影到待測結構，利用CCD系統記錄受待測結構調制的介質微球編碼圖像，再存儲到計算機；

步驟S3：根據采集的編碼圖像，利用已知的橫向編碼規律，實現介質微球橫向圖像畸變矯正，提高成像質量；

步驟S4：利用相移法，從編碼圖像的縱向變化規律中解調待測結構高度信息，從而實現高精度三維形貌測量。

2.根據權利要求1所述的一種基于光鑷介質微球的超分辨三維形貌測量方法，其特征在于：根據光鑷原理，強聚焦陣列化光勢阱能夠同時捕獲多個介質微球，獨立操控介質微球可靈活改變其空間位置，獲得最佳成像效果；使用的介質微球包括折射率為1.46的二氧化硅微球、折射率為1.59的PS微球、折射率為1.9的鈦酸鋇微球、折射率為2.2的二氧化鈦微球。

3.根據權利要求1所述的一種基于光鑷介質微球的超分辨三維形貌測量方法，其特征在于：利用正弦光柵條紋對介質微球成像空間進行編碼，得到條紋圖調制度最大時即為調焦準確的位置。

4.根據權利要求1所述的一種基于光鑷介質微球的超分辨三維形貌測量方法，其特征在于：利用采集的編碼圖像的橫向編碼與縱向編碼規律，可分別實現介質微球橫向圖像畸變矯正和待測結構高度重建，從而實現高精度超分辨三維形貌測量。

5.根據權利要求1、2、3或4所述的一種基于光鑷介質微球的超分辨三維形貌測量方法，其特征在于：采用光鑷技術陣列化、靈活操控介質微球，獲得最佳成像質量，通過DMD投影正弦光柵條紋，對介質微球的成像空間進行編碼，記錄受待測結構調制的介質微球編碼圖像；該方法能夠在遠場區域，通過面成像方式，實現特征尺寸100nm以下的微納器件三維形貌測量。