利用综合复用技术拓展数字全息显微系统中的记录视场-物理学报.PDF

物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 62, No. 8 (2013) 084203 利用综合复用技术拓展数字全息显微系统中的 记录视场* 1 1† 1 1 2 1 吴永丽 杨勇 翟宏琛 马忠洪 盖琦 邓丽军 1) ( 南开大学现代光学研究所, 光学信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300071 ) 2) ( 天津理工大学中环信息学院, 天津 300380 ) ( 2012年10月9 日收到; 2012年11月16 日收到修改稿) 为了解决现有数字全息显微系统中高分辨率与大记录视场无法同时兼得的问题, 提出了一种在不牺牲分辨率 的前提下拓展数字全息显微记录视场的方法. 该方法中运用了波长不同、偏振态不同的四路相互不相干的探测物 光, 同时探测被测样品四个相邻的不同区域, 并使这四束探测物光分别与其相应的参考光相干, 在记录面上同时记 录下含有被测样品不同区域信息的复合全息图. 将获得的复合全息图经过频谱变换和数字滤波, 分别重构出所记录 区域的振幅和相位分布. 最后通过图像拼接和图像融合技术, 可实现接近原记录视场四倍的大视场数字全息显微记 录. 该方法在测量过程中无需移动记录装置、光源和被测样品, 单次曝光即可实现, 实验结果验证了本文所提方法 的可行性. 关键词: 数字全息显微术, 角分复用, 偏振复用, 波长复用 PACS: 42.40.−i, 42.30.Va, 42.40.Kw, 42.25.Hz DOI: 10.7498/aps.62.084203 实现大视场的探测. 文献 10 将数字微透镜阵列 1 引言 (DMD) 引入到共轴数字全息显微光路中, 并利用 其改变点光源的大小和位置 实现扫描的探测 上 , . 数字全息显微术被广泛应用于诸如生物样品 述拓展记录视场的方法均需要移动CCD8、光源 12 34 10 711 910 分析 、微结构成像 和三维显微成像等很多 、样品 或使用特殊的光学器件 , 因而 56 领域 . 但在通常的数字全息显微系统中, 高分 对记录系统的稳定性要求比较高, 而且不能用来记 辨率与大记录视场往往无法同时兼得. 为了提高 录动态被测样品. 记录同样大小的视场, 在成像效 探测分辨率, 可在实验中采用大数值孔径的放大系 率上与扫描式的方法相比, 本文所提方法所需时间 统. 但由于记录全息图的电荷耦合元件(CCD) 的 一般在毫秒量级, 而扫描式所需时间取决于机械扫 靶面尺寸和像元尺寸(分辨率) 的限制, 该系统会 描机构的响应时间, 一般为秒量级. 虽然文献 12 无法同时实现大视场的记录. 为了解决这个问题, 给出了一种采用光学非线性材料的方法实现了记 7 Alexandrov 等 提出采用综合孔径全息显微技术, 录视场的拓展, 但该方法仅拓展了原视场的30%. 可在提高探测分辨率的同时, 增加探测视场. 但该 本文提出一种拓展数字全息显微系统记录视