[發明專利]一種光纖互聯的并行相移數字全息顯微成像系統

在審

• 申請號: 202110123477.9
• 申請日: 2021-01-29
• 公開（公告）號: CN112945083A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 孟浩然;劉欣悅;劉欣然;樊元朋;王越;崔旭
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01B9/02
• 分類號: G01B9/02;G01B9/021;G01B9/023;G01B9/04;G01B11/24;G01J9/02;G02B27/28;G03H1/04;G03H1/12
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 寧曉丹

一種光纖互聯的并行相移數字全息顯微成像系統涉及數字全息技術領域，解決了現有相移數字全息成像系統的適用范圍小、難以完全消除相移誤差對再現圖像的影響的問題，包括光纖耦合激光器、連接光纖耦合激光器的第一單模保偏光纖、連接第一單模保偏光纖的光纖偏振分束器、連接光纖偏振分束器的第一光纖準直器、連接光纖偏振分束器的第二光纖準直器、分束棱鏡、四分之一波片和偏振成像相機；光纖偏振分束器能夠將光束分為S偏振光和P偏振光，分束棱鏡能夠將第一光纖準直器和第二光纖準直器準直后的光束合束；第一光纖準直器、分束棱鏡、四分之一波片和偏振成像相機順次設置。本發明適用范圍廣，實現小型化、高魯棒性和高精度的實時測量。

技術領域

本發明涉及數字全息技術領域，具體涉及一種光纖互聯的并行相移數字全息顯微成像系統。

背景技術

隨著光學儀器的快速發展，對光學儀器的小型化和動態測量需求越來越高，數字全息是指利用數字傳感器如CCD和CMOS相機等獲取并處理全息圖的技術，利用數字化干涉圖可以通過計算實現圖像繪制或目標重構。數字全息技術能夠測量光學相位信息，并能夠重構目標的三維表面或深度圖像。基于數字全息目前發展出了多種基于幅度、相位、偏振光學特性的精確測量方法，數字全息已成為一種重要的非接觸式三維測量和顯示技術。

現有的數字全息設備通常利用空間濾波器對光束進行濾波，并且通過反射鏡、分束棱鏡等改變光束軌跡。這種設計既增加了系統重量，也增大了系統體積，極大地增加了系統集成化的難度，令數字全息在各方面的應用上受到限制。

由于目前成像探測器的像素尺寸仍然太大，無法對過密的干涉條紋充分采樣，因此數字全息通常采用共軸方式測量全息圖。但是共軸方式會受到零階衍射以及重影等干擾，為實現精確測量，目前的實用技術普遍采用相移數字全息。分步相移方法通常又被稱為時間相移或時域相移，是在時間序列上改變參考光的相位并記錄相應的全息圖，即分別記錄多幅不同時刻的相移干涉圖。

傳統的傳統相移數字全息成像系統光路結構可參見圖1，其中表示L₁、L₂和L₃均表示透鏡，PH表示孔徑光闌，BS₁、BS₂和BS₃均表示分光棱鏡，M₁和M₂均表示反光鏡，MO表示顯微物鏡，Sample表示樣品。

傳統分布相移主要有壓電陶瓷驅動法、偏振相移法和光柵相移法這三種常用的相移方法，其結構相對簡單，但只適用于靜態或緩變過程，無法實現動態測量。由于相移操作次數越多可能造成的誤差越大，分布相移方法在相移量引入參考光的過程中，往往由于實際相移裝置的不準確、實驗操作誤差、實驗臺振動等客觀因素影響，難以實現記錄的光束相位變化值與理論設計值的匹配。針對這類問題，大多文獻提出重復相移、重復記錄的平均法，或者尋找對相移誤差敏感較小或能夠補償相移誤差的算法來消除相移偏差，然而，這些方法相對計算量大，適用范圍小，難以完全消除相移誤差對再現圖像的影響。

發明內容

為了解決現有相移數字全息成像系統的相對計算量大、適用范圍小、難以完全消除相移誤差對再現圖像的影響的問題，本發明提供一種光纖互聯的并行相移數字全息顯微成像系統。

本發明為解決技術問題所采用的技術方案如下：

一種光纖互聯的并行相移數字全息顯微成像系統，其特征在于，包括光纖耦合激光器、一端連接光纖耦合激光器的第一單模保偏光纖、連接第一單模保偏光纖另一端的光纖偏振分束器、連接光纖偏振分束器的第一光纖準直器、連接光纖偏振分束器的第二光纖準直器、分束棱鏡、四分之一波片和偏振成像相機；光纖偏振分束器能夠將光束分為S偏振光和P偏振光，分束棱鏡能夠將第一光纖準直器和第二光纖準直器準直后的光束合束；第一光纖準直器、分束棱鏡、四分之一波片和偏振成像相機順次設置。

本發明的有益效果是：