数字全息显微再现像横纵向尺寸与放大倍数的关系
发布时间：2022-02-15 15:54
数字全息显微再现像是物体经过显微物镜之后放大像的再现,因此,再现像和放大像的纵向尺寸易被混淆,认为再现像与放大像的纵向尺寸相等。为了辨识再现像的纵向尺寸,本文分析了数字全息显微再现像的横纵向尺寸与放大倍数的关系。首先根据光学衍射理论,对再现像的横向尺寸与放大倍数的关系和纵向尺寸与放大倍数的关系进行了理论分析,得到了数字全息显微再现像的横向尺寸与放大像相同,都被放大Mβ倍,而再现像的纵向尺寸未被放大。其次,以测量石英玻璃上刻蚀的圆孔为样本,调整样本与显微物镜的距离,以Mβ1=20.29,Mβ2=17.51和Mβ3=15.3三种横向放大倍数进行了数字全息显微实验。实验结果表明,三个再现像的纵向尺寸近似为570nm,与被测物纵向尺寸相等,未受放大倍数的影响。并且相应再现像和放大像的横向尺寸近似相等,最大差值约为0.58μm。因此,本文从理论和实验两方面证明了再现像的横向尺寸被放大了Mβ,而再现像的纵向尺寸等于被测物的纵向尺寸,不受放大倍数的影响,且可由被测物引入的光程差计算得到。本文...
【文章来源】：光电子·激光. 2020,31(05)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
预放大数字全息系统坐标示意图
为了证明再现像的横纵向尺寸与放大倍数的关系，本文设计了的对比实验。实验光路原理和实验平台分别如图2和图3所示。图2中稳频线偏HeNe激光器（λ=632.8nm）发出的光经过1/2波片（λ/2）和偏振分光棱镜（PBS）分为两束，一束经准直扩束镜（BE）扩束后作为参考光波（R）；另一束经1/2波片后直接照明物体并被显微物镜（MO,NA=0.25,f=17.13 mm,Mo=10）放大后作为物光波（O），物光与参考光波经分光棱镜（BS）合束后在CCD靶面上干涉形成全息图，CCD的像素数为4 008×2 672，像素尺寸为Δx×Δy:9μm×9μm。其中分光棱镜（BS）还被用于调节离轴全息中物参光的夹角，以保证零级、正一级和负一级频谱的分离。将两个1/2波片与偏振分光棱镜结合使用，进而保证调节物参光的光强比的同时两束光（物光和参考光）的偏振态相同，保证它们能干涉，最终获得高对比度的全息图。图3中NF是中性滤波片，用于调节整个光路的光强，其他元器件与图2一致。图3 实验平台实物图
图2 预放大数字全息光路示意图通过精密的平移台改变样本与显微物镜的距离，即改变物距d0，进而改变系统的放大倍数。对不同放大倍数下的全息图进行数值再现，即可对比同一物体在不同放大倍数下的再现像。实验样本为在透明的石英玻璃上刻蚀的微孔阵列，其圆孔直径为15μm，孔间距为80μm，孔深为564nm。微孔阵列和空气的折射率分别为ns=1.457和nm=1。为了标定放大倍数，利用CCD采集不同放大倍数下微孔阵列所成的像，如图4所示。可得到，三个放大像的孔平均间距分别为C1mag=1 623.5μm、C2mag=1 401.1μm和C3mag=1 224.1μm，故三个放大像所对应的放大倍数分别为Mβ1=20.29、Mβ2=17.51和Mβ3=15.3。
【参考文献】：
期刊论文
[1]数字全息相位解包裹方法的适用性分析[J]. 李建素,党长营. 中北大学学报(自然科学版). 2020(02)
[2]预放大数字全息系统记录距离的设计[J]. 李建素,党长营. 光学精密工程. 2019(04)
[3]生物组织的太赫兹数字全息成像[J]. 郭力菡,王新柯,张岩. 光学精密工程. 2017(03)
[4]数字全息术用于光学元件表面缺陷形貌测量[J]. 陈竹,姜宏振,刘旭,陈波. 光学精密工程. 2017(03)
[5]卷积法和角谱法再现显微全息图时补零数的研究[J]. 李建素,王昭,高建民,刘芸. 西安交通大学学报. 2014(05)
[6]用数字全息层析成像技术测量毛细管的内径及壁厚[J]. 潘哲朗,李仕萍,钟金钢. 光学精密工程. 2013(07)
[7]光学元件表面的数字全息在线检测[J]. 王璠璟,肖文,潘锋,丛琳,李建毅. 光学精密工程. 2012(06)
本文编号：3626908
【文章来源】：光电子·激光. 2020,31(05)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
预放大数字全息系统坐标示意图
为了证明再现像的横纵向尺寸与放大倍数的关系，本文设计了的对比实验。实验光路原理和实验平台分别如图2和图3所示。图2中稳频线偏HeNe激光器（λ=632.8nm）发出的光经过1/2波片（λ/2）和偏振分光棱镜（PBS）分为两束，一束经准直扩束镜（BE）扩束后作为参考光波（R）；另一束经1/2波片后直接照明物体并被显微物镜（MO,NA=0.25,f=17.13 mm,Mo=10）放大后作为物光波（O），物光与参考光波经分光棱镜（BS）合束后在CCD靶面上干涉形成全息图，CCD的像素数为4 008×2 672，像素尺寸为Δx×Δy:9μm×9μm。其中分光棱镜（BS）还被用于调节离轴全息中物参光的夹角，以保证零级、正一级和负一级频谱的分离。将两个1/2波片与偏振分光棱镜结合使用，进而保证调节物参光的光强比的同时两束光（物光和参考光）的偏振态相同，保证它们能干涉，最终获得高对比度的全息图。图3中NF是中性滤波片，用于调节整个光路的光强，其他元器件与图2一致。图3 实验平台实物图
图2 预放大数字全息光路示意图通过精密的平移台改变样本与显微物镜的距离，即改变物距d0，进而改变系统的放大倍数。对不同放大倍数下的全息图进行数值再现，即可对比同一物体在不同放大倍数下的再现像。实验样本为在透明的石英玻璃上刻蚀的微孔阵列，其圆孔直径为15μm，孔间距为80μm，孔深为564nm。微孔阵列和空气的折射率分别为ns=1.457和nm=1。为了标定放大倍数，利用CCD采集不同放大倍数下微孔阵列所成的像，如图4所示。可得到，三个放大像的孔平均间距分别为C1mag=1 623.5μm、C2mag=1 401.1μm和C3mag=1 224.1μm，故三个放大像所对应的放大倍数分别为Mβ1=20.29、Mβ2=17.51和Mβ3=15.3。
【参考文献】：
期刊论文
[1]数字全息相位解包裹方法的适用性分析[J]. 李建素,党长营. 中北大学学报(自然科学版). 2020(02)
[2]预放大数字全息系统记录距离的设计[J]. 李建素,党长营. 光学精密工程. 2019(04)
[3]生物组织的太赫兹数字全息成像[J]. 郭力菡,王新柯,张岩. 光学精密工程. 2017(03)
[4]数字全息术用于光学元件表面缺陷形貌测量[J]. 陈竹,姜宏振,刘旭,陈波. 光学精密工程. 2017(03)
[5]卷积法和角谱法再现显微全息图时补零数的研究[J]. 李建素,王昭,高建民,刘芸. 西安交通大学学报. 2014(05)
[6]用数字全息层析成像技术测量毛细管的内径及壁厚[J]. 潘哲朗,李仕萍,钟金钢. 光学精密工程. 2013(07)
[7]光学元件表面的数字全息在线检测[J]. 王璠璟,肖文,潘锋,丛琳,李建毅. 光学精密工程. 2012(06)
本文编号：3626908
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