专利汇可以提供一种双波长相位显微成像系统和方法、以及对应相位恢复方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种双 波长 相位 显微成像系统和方法、以及对应相位恢复方法,采用 马 赫‑曾德尔干涉光路来实现双波长同轴 相移 干涉显微系统,利用光纤 耦合器 和 准直 器 形成双波长同轴平行光,其经过分光镜后,利用PZT改变参考光的相移值,所形成的物光和参考光在CCD上共形成5个双波长同轴相移干涉图。利用相移技术和相减程序,可获得只含有单个波长的无背景强度的干涉图样,无须其它附加技术,采用特定相移值可求解每个波长的包裹相位图,然后求解出合成波长相位图,进而求解出相位物体的三维微观形貌。本发明在相位显微成像方面有着广泛的实用价值与应用前景,特别是光学透明的相位物体,如 生物 细胞相位显微成像以及干涉度量等应用领域。,下面是一种双波长相位显微成像系统和方法、以及对应相位恢复方法专利的具体信息内容。
1.一种双波长相位显微成像系统,其特征在于,包括沿着并排分布的第一激光器(1)和第二激光器(2)的输出方向依次连接的光纤耦合器(3)、准直器(4)和第一分光棱镜(5);所述第一分光棱镜(5)将激光分为物光和参考光,沿物光方向依次放置第二反射镜(9)、光学透明的相位物体(10)和显微物镜(11),沿参考光方向依次放置第二分光棱镜(6)、第一反射镜(7)和PZT相移器(8),物光和参考光两条光路汇聚到第三分光棱镜(12)上,且在CCD(13)上形成一系列双波长同轴相移干涉图。
2.一种根据权利要求1所述双波长相位显微成像系统的成像方法,其特征在于,包括以下步骤:
第一步,使波长为λ1的第一激光器(1)和波长为λ2的第二激光器(2)发出的光束同时通过光纤耦合器(3)和准直器(4)后,形成双波长同轴平行光入射到干涉相位显微成像系统中;
第二步,所述双波长同轴平行光经过第一分光棱镜(5)后,分成经第二反射镜(9)、光学透明的相位物体(10)和显微物镜(11)后形成的物光和经第二分光棱镜(6)、第一反射镜(7)和PZT相移器(8)后形成的参考光2条光路,汇聚到第三分光棱镜(12)后,在CCD(13)上形成一系列双波长同轴相移干涉图;
第三步,所述参考光通过PZT相移器(8)使每个波长的参考光改变2次特定相移后,与经透射光学透明的相位物体(10)后形成的每个波长的物光形成非相干叠加干涉。
3.一种根据权利要求1所述的一种双波长相位显微成像系统的对应相位恢复方法,其特征在于,包括以下步骤:
第一步,记录双波长同轴相移干涉图,
所述双波长同轴相移干涉图可表达为:
其中,a(x,y)为总的背景强度,bλ1(x,y),bλ2(x,y)分别为波长λ1和λ2的幅值,分别为光学透明相位物体在波长λ1和λ2的空间变化相位,δλ1,n,δλ2,n分别为波长λ1和λ2的相移值,此外,在所述双波长相位显微成像系统中,波长与相移值之间的关系为:δλ1,n/δλ2,n=λ2/λ1>1(2);
第二步,通过采用相移技术和相减程序,计算两干涉图之差消除背景强度,
其中,I1为δλ1,1=δλ2,1=0的干涉图样;
第三步,通过对δλ1,n进行2π和4π相移,依据式(2),对应的δλ2,n相移值分别为2πλ1/λ2和4πλ1/λ2;
第四步,根据式(3),计算只含有波长λ2的消除背景值的干涉强度,
第五步,如定义 并对式(4)和(5)进行变形,
Iλ2,1/2bλ2sin(πλ1/λ2)=sin(Φλ2) (6)
Iλ2,2/2bλ2sin(2πλ1/λ2)=sin(Φλ2+πλ1/λ2) (7);
第六步,根据式(6)和(7),求解波长λ2的包裹相位图,
重复第三、四和五步,可类似的求解波长λ1的包裹相位图,
第七步,根据式(8)和(9),求解合成波长的相位图,
第八步,求解在光学方向上的相位物体厚度或微观形貌
其中,Λ为λ1λ2/(λ2-λ1),n1和nm分别为相位物体和环境介质的折射率。
4.根据权利要求3所述的一种双波长相位显微成像系统的对应相位恢复方法,其特征在于,利用相移技术和相减程序分离出只含有单个波长的无背景强度的干涉强度图样,无需其它附加技术,采用特定相移值可求解每个波长的包裹相位图。
5.根据权利要求3所述的一种双波长相位显微成像系统的对应相位恢复方法,其特征在于,通过每个波长的包裹相位图相减,在一定尺度范围内,可求解出无包裹的合成波长相位图,进而求解出相位物体的微观形貌或厚度。
方法
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