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【 中文摘要 】本发明公开了一种基于多模光纤照明的点衍射数字全息显微装置,包括部分相干光产生模块、望远镜系统、物参光分离模块和图像采集模块,其中,部分相干光产生模块用于产生部分相干照明光,包括激光器以及沿激光器的光路依次设置的第一显微物镜、毛玻璃片、成像单元和多模光纤单元,毛玻璃片垂直于光轴设置且能够绕光轴旋转以产生部分相干光;望远镜系统用于获得具有样品信息的物光波场分布;物参光分离模块用于将来自望远镜系统具有样品信息的物光波进行衍射分光,产生偏振方向正交的物光和参考光;图像采集模块用于采集由物光和参考光产生的全息图。该显微装置具有可实时振幅/相位定量显微成像、抗振动性好、信噪比高、结构简单等优点。
【 英文摘要 】The invention discloses a point diffraction digital holographic microscopic device based on multimode optical fiber illumination. comprises a partial coherent light generating module, a telescope system, an object parameter light separating module and an image collecting module, wherein the partially coherent light generating module is used for generating partially coherent illumination light and comprises a laser, a first microscope objective lens, a ground glass sheet, an imaging unit and a multi-mode optical fiber unit, wherein the first microscope objective lens, the ground glass sheet, the imaging unit and the multi-mode optical fiber unit are sequentially arranged along an optical path of the laser; the ground glass sheet is perpendicular to an optical axis and can rotate around the optical axis to generate partially coherent light; and the first microscope objective lens, the ground glass sheet, the imaging unit and the multi-mode optical fiber unit are sequentially arranged along the optical path of the laser. The telescope system is used for obtaining object light wave field distribution with sample information; The object parameter light separating module is used for diffracting and splitting object light waves with sample information from the telescope system to generate object light and reference light with orthogonal polarization directions; The image acquisition module is used for acquiring a hologram generated by the object light and the reference light. The microscopic device has the advantages of real-time amplitude/phase quantitative microscopic imaging, good vibration resistance, high signal-to-noise ratio, simple structure and the like.
技术功效句 | 该显微装置具有可实时振幅/相位定量显微成像、抗振动性好、信噪比高、结构简单等优点 |
技术功效短语 | 实时振幅; 实时成像; 信噪比高; 结构简单 |
技术功效1级 | 实时性; 噪音; 复杂性 |
技术功效2级 | 实时性提高; 噪音提高; 复杂性降低 |
技术功效3级 | 振幅实时性提高; 成像实时性提高; 噪音提高; 结构复杂性降低 |
技术功效TRIZ参数 | 25-时间损失;31-物质产生的有害因素;36-系统的复杂性; |
主分类号 |
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IPC分类号 | |
CPC分类号 | G03H1/0005; G03H1/0465; G03H1/0486; G03H2001/005; |
国民经济行业分类 | 制造业 |
WOS学科分类号 | 工程物理科学 |
国民经济行业(主) | 制造业 |
新兴产业分类 | 电子核心产业 |
新兴产业(主) | 电子核心产业 |
同族专利公开号 | |
扩展同族公开号 | |
DocDB公开号 |
代理机构 | 西安嘉思特知识产权代理事务所(普通合伙) 61230 |
代理人 | 刘长春 |
申请语言 | 汉语 |
审查员 | 聂泽锋 |
1.一种基于多模光纤照明的点衍射数字全息显微装置,其特征在于,包括沿光路方向依次设置的部分相干光产生模块、望远镜系统、物参光分离模块和图像采集模块,其中,
所述部分相干光产生模块用于产生部分相干照明光,包括激光器(1)以及沿所述激光器(1)的光路依次设置的第一显微物镜(3)、毛玻璃片(4)、成像单元和多模光纤单元,所述毛玻璃片(4)垂直于光轴设置且能够绕光轴旋转以产生动态散射的部分相干光,所述多模光纤单元用于收集所述动态散射的部分相干光并控制所述部分相干光的直径;
所述望远镜系统用于利用所述部分相干照明光获取样品的散射信号并对其进行放大,获得具有样品信息的光场分布;
所述物参光分离模块用于将来自所述望远镜系统具有样品信息的光向±1级衍射,±1级的衍射光分别为偏振方向正交的左旋圆偏振光和右旋圆偏振光,分别被用作物光和参考光;
所述图像采集模块用于采集由所述物光和所述参考光产生的全息图;
所述多模光纤单元包括第一光纤头(7)、第二光纤头(9)和连接在所述第一光纤头(7)与所述第二光纤头(9)之间的多模光纤(8),其中,来自所述成像单元的光线从所述第一光纤头(7)射入,并从所述第二光纤头(9)射出;
所述物参光分离模块包括沿光路依次设置的偏振光栅(17)、第五薄透镜(18)、针孔滤波器(19)、第六薄透镜(20)和第二偏振片(21),其中,
所述偏振光栅(17)位于所述第五薄透镜(18)的前焦平面处,用于将来自所述望远镜系统具有样品信息的光向±1级方向衍射,形成+1级衍射光和‑1级衍射光;
所述针孔滤波器(19)位于所述第五薄透镜(18)的后焦平面处,包括一个大孔和一个针孔,所述大孔用于使+1级衍射光通过以产生含样品信息的物光,所述针孔用于对‑1级衍射光进行低通滤波以产生不含样品信息的参考光;
所述第二偏振片(21)用于对所述物光和所述参考光进行偏振,以使所述物光和所述参考光具有相同的偏振方向;
所述多模光纤(8)的芯径Dfiber与所述针孔滤波器(19)上针孔的直径DPH的关系满足:
DPH=M×Dfiber,
其中,M表示所述第二光纤头(9)与所述针孔滤波器(19)之间的总放大率。
2.根据权利要求1所述的基于多模光纤照明的点衍射数字全息显微装置,其特征在于,所述部分相干光产生模块中还包括电机,所述电机连接至所述毛玻璃片(4),用于调节所述毛玻璃片(4)的转速。
3.根据权利要求1所述的基于多模光纤照明的点衍射数字全息显微装置,其特征在于,所述毛玻璃片(4)为单面打磨,且打磨的一面靠近所述第一显微物镜(3)的焦点处。
4.根据权利要求1所述的基于多模光纤照明的点衍射数字全息显微装置,其特征在于,所述成像单元包括沿光路依次设置的第一薄透镜(5)和第二薄透镜(6)。
5.根据权利要求4所述的基于多模光纤照明的点衍射数字全息显微装置,其特征在于,所述部分相干光产生模块还包括依次设置在所述第二光纤头(9)的射出方向的第三薄透镜(10),以及可调节的第一偏振片(11)和四分之一波片(12),其中,所述第二光纤头(9)位于所述第三薄透镜(10)的焦点处;所述第一偏振片(11)和所述四分之一波片(12)用于调节物光和参考光的相对光强,以实现全息图条纹对比度的最大化。
6.根据权利要求5所述的基于多模光纤照明的点衍射数字全息显微装置,其特征在于,所述望远镜系统包括沿光路依次设置的第二显微物镜(14)和第四薄透镜(15),其中,样品(13)放置在所述第二显微物镜(14)的前焦面处。
7.根据权利要求6所述的基于多模光纤照明的点衍射数字全息显微装置,其特征在于,所述激光器(1)与所述第一显微物镜(3)之间设置有第一平面反射镜(2),所述第四薄透镜(15)与所述偏振光栅(17)之间设置有第二平面反射镜(16)。
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