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红外全息技术的发展与应用
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作者 刘霈 张永安 +3 位作者 张兵 高梓欣 碧文彬 付瑞锦 《激光与红外》 北大核心 2025年第2期170-178,共9页
红外波段位于可见光波段与微波波段之间,相比较可见光具有热效应、不可见以及穿透性强等特点。随着以红外激光作为相干光源的红外全息技术迅速发展,红外全息技术在无损检测和无透镜成像领域已经表现出可见光全息技术无可比拟的优势。本... 红外波段位于可见光波段与微波波段之间,相比较可见光具有热效应、不可见以及穿透性强等特点。随着以红外激光作为相干光源的红外全息技术迅速发展,红外全息技术在无损检测和无透镜成像领域已经表现出可见光全息技术无可比拟的优势。本文回顾了红外全息技术的发展历程,介绍了红外数字全息(Infrared Digital Holography,IRDH)技术、扫描红外数字全息(Scanning Infrared Digital Holography,SIRDH)技术、红外数字全息显微(Infrared Digital Holographic Microscopy,IRDHM)技术的研究状况,归纳总结了红外全息技术的检测优势和典型应用情况,最后展望了红外全息技术的未来发展趋势。 展开更多
关键词 红外全息技术 无损检测 无透镜成像 红外数字全息技术 扫描红外数字全息技术 红外数字全息显微技术
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预放大离轴菲涅耳数字全息显微技术 被引量:8
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作者 高本利 顾济华 +1 位作者 周皓 张雯 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2010年第4期706-710,共5页
预放大离轴全息方法引入了高数值孔径显微物镜,放大了物体的精细结构,使得全息图的信息量更容易与CCD的抽样能力相匹配,与同轴全息显微技术相比,只需拍摄一张全息图,操作简单,具有良好的应用价值。依据全息理论和菲涅耳衍射理论,推导出... 预放大离轴全息方法引入了高数值孔径显微物镜,放大了物体的精细结构,使得全息图的信息量更容易与CCD的抽样能力相匹配,与同轴全息显微技术相比,只需拍摄一张全息图,操作简单,具有良好的应用价值。依据全息理论和菲涅耳衍射理论,推导出预放大离轴菲涅耳全息显微系统中CCD记录面的二维光波信息。设计了采用平面光波作为参考光的透射式数字全息显微系统,并对系统分辨率进行了分析。利用该系统对新鲜的洋葱细胞样本和百合的茎细胞样本进行了实验研究,得到了其高分辨率的再现像。 展开更多
关键词 数字全息 预放大菲涅耳全息 分辨率
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基于数字全息的光场动态显微定量探测系统
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作者 卞可歆 毕钰莹 +1 位作者 任双文 田璐妤 《科技创新与应用》 2024年第18期63-66,共4页
该文提出一种新型检测显微样本光学参数的方法,将显微数字全息术与相位解包裹的方法相结合,搭建实验光路并编写相关算法,从而由数字全息图像获得光场物体振幅及相位信息,利用折射率计算可以得到微米级样本的真实形状与厚度。该文采用光... 该文提出一种新型检测显微样本光学参数的方法,将显微数字全息术与相位解包裹的方法相结合,搭建实验光路并编写相关算法,从而由数字全息图像获得光场物体振幅及相位信息,利用折射率计算可以得到微米级样本的真实形状与厚度。该文采用光纤的纤芯验证试验系统的准确性,将洋葱鳞片表皮细胞作为实验对象,结果证实该实验方法的有效性以及可行性。 展开更多
关键词 定量测量 相位解包裹 折射率 光场 数字全息
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无透镜数字全息显微成像技术与应用 被引量:4
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作者 盛海见 吴育民 +2 位作者 文永富 李根 程灏波 《影像科学与光化学》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期99-105,共7页
针对微结构和微光学元件等微小物体的表面定量检测,本文介绍了一种利用无透镜数字全息的快速、无损的显微成像方法。首先介绍了基于球面波的无透镜数字全息显微成像技术的基本原理,采用CCD作为光电转换器件,基于迈克尔逊干涉光路,设计... 针对微结构和微光学元件等微小物体的表面定量检测,本文介绍了一种利用无透镜数字全息的快速、无损的显微成像方法。首先介绍了基于球面波的无透镜数字全息显微成像技术的基本原理,采用CCD作为光电转换器件,基于迈克尔逊干涉光路,设计了无透镜数字全息显微成像系统,利用反射镜构成折反式光路,系统结构简单、紧凑,提升了系统便携性。然后利用USAF1951分辨率板对构建的成像系统进行了标定实验,得出其横向分辨率为6.69μm,放大倍率为3.375,系统工作距离为12.0mm。此外,还对晶圆表面结构进行实际测量。实验验证了该系统的可行性和有效性,有望进一步应用于MEMS、微光学元件、光学元件等表面形貌的定量测量中。 展开更多
关键词 无透镜数字全息 成像 光学表面检测 MEMS
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基于数字全息显微技术的光聚合物折射率测量
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作者 李伟霞 黄素娟 +2 位作者 闫成 夏胜利 尹伟豪 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期179-189,共11页
提出了一种基于数字全息显微技术(digital holographic microscopy,DHM)的光聚合物折射率测量方法。采用马赫-曾德尔离轴干涉系统记录光聚合物的数字全息图,用混合重建算法提取高精度的相位分布。结合光学轮廓仪测量的光聚合物的形貌分... 提出了一种基于数字全息显微技术(digital holographic microscopy,DHM)的光聚合物折射率测量方法。采用马赫-曾德尔离轴干涉系统记录光聚合物的数字全息图,用混合重建算法提取高精度的相位分布。结合光学轮廓仪测量的光聚合物的形貌分布,通过图像配准得到光聚合物的折射率分布。定量分析了光聚合物在紫外固化过程中的折射率变化,利用DHM获取光聚合物的动态相位分布,进而得到光聚合物的动态折射率分布,绘制了平均折射率随曝光时间的变化曲线。该方法可用于揭示微光学元件的光学性能,以设计高质量微光学系统。 展开更多
关键词 数字全息技术 全息 相位提取 光聚合物折射率 紫外固化过程
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数字全息显微中自动调焦技术及其应用(封面文章)(特邀) 被引量:4
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作者 王宇 温凯 +4 位作者 张美玲 马英 刘旻 郑娟娟 郜鹏 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第2期1-25,共25页
数字全息显微技术(Digital Holographic Microscopy,DHM)将光学干涉和光学显微技术相结合,为微观物体的三维形貌、透明物体的厚度/折射率分布提供了一种快速、无损测量手段。数字全息显微可以通过计算机模拟物光波的衍射传播以实现对被... 数字全息显微技术(Digital Holographic Microscopy,DHM)将光学干涉和光学显微技术相结合,为微观物体的三维形貌、透明物体的厚度/折射率分布提供了一种快速、无损测量手段。数字全息显微可以通过计算机模拟物光波的衍射传播以实现对被测样品的数字调焦。然而,这一过程需要事先知道全息图到物体像面的距离(文中称为离焦距离)。如何自动获得离焦距离一直是数字全息显微技术中的研究热点。为此,文中着重介绍了基于锐度度量、能量集中度、振幅模量分析、稀疏度测量以及不同照明调制的离焦量获取方法。利用该离焦量可以实现对运动样品或动态过程的自动调焦,为运动物体或动态过程的跟踪观测和实时干预提供了有力手段。此外,文中还介绍了数字全息显微自动调焦技术在细胞、三维粒子场上成像、识别和追踪以及生物组织三维成像等方面的应用。 展开更多
关键词 数字全息 自动调焦 数字再现 粒子场测量 三维成像
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基于数字全息显微成像的活精子检验技术进展
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作者 沈子春 卞殷旭 +2 位作者 贺融 罗茂 王家雄 《临床检验杂志》 CAS 2023年第10期758-763,共6页
精子质量分析是男性生育力评估最基础的量化评估方法之一。虽然精子质量评估的方法已经发展数十年,但是目前仍迫切需要一种无需化学处理、无需染色或荧光标记、无物理侵入、大视场、高分辨和3D空间清晰表征的精子细胞成像技术。数字全... 精子质量分析是男性生育力评估最基础的量化评估方法之一。虽然精子质量评估的方法已经发展数十年,但是目前仍迫切需要一种无需化学处理、无需染色或荧光标记、无物理侵入、大视场、高分辨和3D空间清晰表征的精子细胞成像技术。数字全息显微技术就是满足上述条件的一种方法,能够实现高分辨率成像、高速记录和高精度三维空间定位。该文从数字全息显微成像技术原理、活精子细胞全息显微成像技术、活精子细胞3D运动轨迹量化追踪、人工智能深度学习精子识别与统计算法等技术进展与应用进展方面,对基于数字全息显微技术的无标记活精子检测技术进行了综述。 展开更多
关键词 数字全息成像 精子 3D成像
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显微数字全息中的3维信息重建 被引量:6
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作者 王华英 赵宝群 +1 位作者 廖薇 徐贺华 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期2263-2266,共4页
通过理论分析和模拟验证,研究了基于横向剪切的数字全息相位重建方法,分析并指明了详细的重建过程,提出了利用平坦区域相位数据进行线性拟合,从而获得线性相位畸变系数的方法,并指出对原始包裹相位图进行1维相位展开是横向剪切法重建数... 通过理论分析和模拟验证,研究了基于横向剪切的数字全息相位重建方法,分析并指明了详细的重建过程,提出了利用平坦区域相位数据进行线性拟合,从而获得线性相位畸变系数的方法,并指出对原始包裹相位图进行1维相位展开是横向剪切法重建数字全息相位信息的前提。对无噪声及含有噪声的全息图进行了数值重建,结果表明:对于弱噪声干扰的全息图,该方法很有效;而对于较强噪声干扰的全息图,采用中值滤波方法对原始相位图进行滤波后再重建,并对重建的相位图再次进行中值滤波,可以得到高质量的再现像;减小再现像平面抽样间隔,使剪切相位图中相邻的两个像元之间相位差的最大值小于2π,才可以获得正确的相位重建。 展开更多
关键词 数字全息 数字全息 重建 相位 横向剪切
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长工作距离显微成像数字全息合成孔径方法(英文) 被引量:4
9
作者 潘锋 肖文 +1 位作者 常君磊 王大勇 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期978-982,共5页
提出了一种用于长工作距离下显微成像的数字全息合成孔径方法。首先,在不同斜入射照明条件下记录多幅包含不同物光频谱范围的数字全息图。然后,利用每一幅全息图通过数字方法重构并放大物体强度像。最后,通过非相干叠加这些强度像得到... 提出了一种用于长工作距离下显微成像的数字全息合成孔径方法。首先,在不同斜入射照明条件下记录多幅包含不同物光频谱范围的数字全息图。然后,利用每一幅全息图通过数字方法重构并放大物体强度像。最后,通过非相干叠加这些强度像得到分辨力提高且散斑噪声减小的合成物体强度像。理论分析和实验结果表明,此方法可应用于长工作距离下的原位显微观测。 展开更多
关键词 数字全息 合成孔径 成像 长工作距离
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数字全息显微在医学影像中的发展与最新应用 被引量:5
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作者 吴育民 宋国庆 +1 位作者 冯云鹏 王钟 《影像科学与光化学》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期23-29,共7页
随着CCD等光电成像器件和计算机技术的迅猛发展,数字全息显微技术不断发展成熟起来,以其非接触、定量、三维成像等特点广泛应用于医学影像领域。本文综述了数字全息显微技术在生物医学方面的发展;比较了数字全息显微技术与其它显微技术... 随着CCD等光电成像器件和计算机技术的迅猛发展,数字全息显微技术不断发展成熟起来,以其非接触、定量、三维成像等特点广泛应用于医学影像领域。本文综述了数字全息显微技术在生物医学方面的发展;比较了数字全息显微技术与其它显微技术在生物医学成像方面的优缺点;分析总结了不同全息显微影像信息系统;论述了不同光源结构对数字全息显微成像效果的重要影响以及相应算法补偿;列举了数字全息显微在生物医学中的最新应用。 展开更多
关键词 数字全息 影像处理 生物医学 成像
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利用红外光谱与原子力显微技术揭示纳米级大豆肽结构及其与溶解性的关系 被引量:4
11
作者 杨杨 郭庆启 +4 位作者 张娜 刘丽洁 杨晓婉 王冰 石彦国 《食品工业科技》 CAS CSCD 北大核心 2018年第22期1-5,共5页
以大豆分离蛋白为原料进行胃蛋酶水解,得到大豆肽。通过红外光谱、原子力显微镜对大豆蛋白和大豆肽的二级结构及微观结构进行分析,揭示结构与溶解性之间的关系。结果表明,与大豆分离蛋白相比,大豆肽二级结构主要以无规则卷曲为主,其α-... 以大豆分离蛋白为原料进行胃蛋酶水解,得到大豆肽。通过红外光谱、原子力显微镜对大豆蛋白和大豆肽的二级结构及微观结构进行分析,揭示结构与溶解性之间的关系。结果表明,与大豆分离蛋白相比,大豆肽二级结构主要以无规则卷曲为主,其α-螺旋和β-折叠结构含量低16.38%,而无序结构的β-转角和无规则卷曲含量高15.37%。大豆肽表面较平滑颗粒较分散,以单个分子状态存在,粒径为大豆分离蛋白的50%,在pH为4.0时,其溶解性为大豆分离蛋白的4.43倍。 展开更多
关键词 大豆分离蛋白 大豆肽 红外光谱 原子力技术 溶解性
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数字全息显微中的准直光再现 被引量:1
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作者 王华英 王广俊 +2 位作者 谢建军 赵洁 王大勇 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第2期131-133,136,共4页
为了准确重建微小物体三维物场,采用理论分析与计算机模拟相结合的方法,研究了如何用准直光重建大数值孔径数字全息图,分析了用球面参考光波再现失效的原因,得到了位相重建的表达式;分析了由于记录距离和参考点源偏置的测量误差而导致... 为了准确重建微小物体三维物场,采用理论分析与计算机模拟相结合的方法,研究了如何用准直光重建大数值孔径数字全息图,分析了用球面参考光波再现失效的原因,得到了位相重建的表达式;分析了由于记录距离和参考点源偏置的测量误差而导致位相重建像的畸变,作了计算机模拟验证。结果表明,对于强度重建,只要能够记录高质量的全息图,就可以得到准确的再现结果;而对于三维物场重建,只有准确测量记录距离和参考点源的偏置,才能得到准确的再现结果;由于距离的测量误差,导致再现光波场的位相分布出现了二次函数调制畸变,因此,实验过程中精确测量这两个参量是至关重要的。 展开更多
关键词 全息 数字全息 三维重建 准直光
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显微红外光谱技术在高分子体系研究中的应用 被引量:3
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作者 魏晓晓 张梅 刘伟丽 《食品安全质量检测学报》 CAS 2016年第11期4364-4369,共6页
显微红外光谱技术兼具测试速度快、样品无损、可视化、微区化、精细化、灵敏化、图谱合一化等优点,是传统的红外光谱技术所无法比拟的,目前在高分子材料、侦探、法医、化学化工、医学、电子等领域已得到广泛的应用。本文介绍了红外光谱... 显微红外光谱技术兼具测试速度快、样品无损、可视化、微区化、精细化、灵敏化、图谱合一化等优点,是传统的红外光谱技术所无法比拟的,目前在高分子材料、侦探、法医、化学化工、医学、电子等领域已得到广泛的应用。本文介绍了红外光谱的原理,红外光谱技术及显微红外光谱技术的发展,概述了显微红外光谱技术在高分子多层膜成分鉴定、高分子老化机制、高分子相容性、高分子纤维、高分子结晶性及高分子溶解性等领域研究中的应用。 展开更多
关键词 红外光谱技术 高分子 应用
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像前与像后预放大与数字全息显微成像比较 被引量:1
14
作者 赵宝群 栗军香 +1 位作者 江夏男 朱巧芬 《影像科学与光化学》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期68-74,共7页
随着数字全息显微技术在医学影像信息处理领域的广泛应用,本文对其影像信息系统进行了研究。基于菲涅耳衍射公式和线性系统理论,对像前及像后预放大数字全息显微成像过程进行了理论分析,推导了系统的点扩散函数,分析了系统成像的横向分... 随着数字全息显微技术在医学影像信息处理领域的广泛应用,本文对其影像信息系统进行了研究。基于菲涅耳衍射公式和线性系统理论,对像前及像后预放大数字全息显微成像过程进行了理论分析,推导了系统的点扩散函数,分析了系统成像的横向分辨率,并对这两种系统的成像性能进行了比较,最后利用分辨率测试板进行了实验验证。 展开更多
关键词 数字全息 数字全息 预放大数字全息 横向分辨率
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显微数字全息重构透明物体相位 被引量:1
15
作者 钱晓凡 吕晓旭 钟丽云 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2006年第1期42-43,共2页
测量透明物体的相位是重构透明物体(如生物组织)三维形貌的基础,文章用显微镜物镜、压电陶瓷和CCD建立了一套测量微小透明物体相位的显微数字全息光路,对平面光场通过透明物体后相位被调制,经显微物镜后在像面上用CCD记录全息图时的光... 测量透明物体的相位是重构透明物体(如生物组织)三维形貌的基础,文章用显微镜物镜、压电陶瓷和CCD建立了一套测量微小透明物体相位的显微数字全息光路,对平面光场通过透明物体后相位被调制,经显微物镜后在像面上用CCD记录全息图时的光场分布,以及数字全息重构相位的过程与计算公式进行了推导,给出了相关的计算,同时讨论了全息图记录条件。 展开更多
关键词 数字全息 相位重构 透明物体 相移
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反射式离轴数字全息显微光强参数研究 被引量:1
16
作者 马宏伟 关志阳 +1 位作者 董明 王豆豆 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2019年第2期303-308,共6页
为了探究光强参数对于反射式离轴数字全息显微再现像质量的影响,概述了数字全息显微技术的研究现状以及影响全息图再现像质量的因素,基于菲涅尔衍射积分,论述了离轴数字全息图的记录与再现像过程,分析了一定记录距离下物光和参考光光强... 为了探究光强参数对于反射式离轴数字全息显微再现像质量的影响,概述了数字全息显微技术的研究现状以及影响全息图再现像质量的因素,基于菲涅尔衍射积分,论述了离轴数字全息图的记录与再现像过程,分析了一定记录距离下物光和参考光光强比对于全息图再现像质量的影响。通过控制物光路以及参考光路中滤光片的滤光能力来实现不同的物参光强比,从而记录下标准分辨率板的反射式显微全息图并进行重构。其实验结果表明:在记录距离已知的情况下,物光和参考光的光强比对反射式显微全息图再现像质量有着显著影响。因此在保证其他实验条件不变的情况下,确定适当的物参光强比是提高全息图质量的关键。通过理论分析,确定了实验的记录距离,并对该记录距离下的频谱图进行分析,验证记录距离的正确性。在相同记录距离下进行不同物参光强比下的对比实验,确定了可以实现较好重构效果的物参光强比范围。实验结果亦为进一步研究基于反射式数字全息的三维重构提供了理论依据与技术条件。 展开更多
关键词 数字全息 再现像 重构距离 物参光强比
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一种离轴数字全息显微相位自动补偿方法 被引量:2
17
作者 马树军 刘炜华 周鹏飞 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期847-851,共5页
在离轴数字全息显微技术中,离轴光路往往在数字参考光重建过程中导致倾斜的相位畸变,严重影响重建质量.采用一种畸变相位自动补偿的方法,对数字全息重建过程进行研究.通过对全息图的频域图进行处理,找到+1级像和零级像所成角度的对应关... 在离轴数字全息显微技术中,离轴光路往往在数字参考光重建过程中导致倾斜的相位畸变,严重影响重建质量.采用一种畸变相位自动补偿的方法,对数字全息重建过程进行研究.通过对全息图的频域图进行处理,找到+1级像和零级像所成角度的对应关系,利用多像素坐标计算,得到相应的倾斜数字参考光.利用倾斜的数字参考光进行数字重建,再通过对重建相位图进行二值化处理,利用最大连通区域判定找到最佳补偿相位,实现相位的自动补偿.实验证明方法效果较好,能实现自动消除一次相位畸变的功能. 展开更多
关键词 离轴 数字全息 相位补偿 连通区域
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数字全息显微中的相位像差自动补偿算法 被引量:2
18
作者 马树军 方锐 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期1591-1595,共5页
结合图像分割技术提出了一种用于数字全息显微成像的相位像差自动补偿算法.首先,采用最小二乘拟合算法对包含被测物体的解包裹相位图进行粗略的补偿,在此基础上,利用图像分割算法对其背景区域进行分割,获得不含被测物体的解包裹相位图.... 结合图像分割技术提出了一种用于数字全息显微成像的相位像差自动补偿算法.首先,采用最小二乘拟合算法对包含被测物体的解包裹相位图进行粗略的补偿,在此基础上,利用图像分割算法对其背景区域进行分割,获得不含被测物体的解包裹相位图.最后,对其进行最小二乘拟合从而实现相位像差的精确补偿.传统的数字全息显微技术需要通过手工检测背景区域来解决相位像差补偿的问题.然而,本文方法既不需要人工干预,也不需要光学设置的先验知识,即可实现相位像差的自动补偿.通过搭建的数字全息显微实验平台验证了所提算法的可行性和准确性. 展开更多
关键词 图像分割 数字全息 像差补偿 解包裹相位图 最小二乘拟合
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基于参考物镜的数字全息显微相位畸变自动补偿 被引量:1
19
作者 马树军 周鹏飞 刘炜华 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1144-1148,1171,共6页
建立了参考物镜与数值拟合相结合的方法对离轴数字全息显微系统的相位畸变进行补偿.因为物镜带来的光波曲率差异预放大数字全息显微系统往往产生附加相位因子.在参考光路中引入相同参考物镜利用物理方法初步消除因为曲率问题带来的相位... 建立了参考物镜与数值拟合相结合的方法对离轴数字全息显微系统的相位畸变进行补偿.因为物镜带来的光波曲率差异预放大数字全息显微系统往往产生附加相位因子.在参考光路中引入相同参考物镜利用物理方法初步消除因为曲率问题带来的相位畸变.参考物镜加入以后相位畸变主要来自三个方面.衍射计算时使用数字模拟平面参考光离轴结构存在空间角产生一次相位畸变实际记录到的全息图参考物镜实验误差导致了残余二次相位畸变光路中其他光学元件形成像差无法获取正确的微结构三维形貌.数值上通过多项式对整个相位表面作曲面拟合利用相位表面与该拟合曲面的差值提取样品真实相位分布.只用一幅全息图经过一次多项式拟合便实现了多次相位畸变的自动补偿.以USAF分辨率板作为微结构样品作形貌测量验证了该方法的准确有效. 展开更多
关键词 离轴 数字全息 参考物镜 多项式拟合 畸变补偿
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数字显微全息中透镜组成像实验参数研究
20
作者 朱岗 唐丽丽 +1 位作者 王秋宽 杨岩 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期28-30,共3页
在数字显微全息中,引入显微物镜之后,物体通过显微镜后所成像的位置难以确定,CCD接收到的图像的放大倍数并不是显微镜标示的放大倍数而是一不确定值,并且CCD离物体所成像的距离太近不能重建出清晰的图像。针对这些问题,提出当物体放置... 在数字显微全息中,引入显微物镜之后,物体通过显微镜后所成像的位置难以确定,CCD接收到的图像的放大倍数并不是显微镜标示的放大倍数而是一不确定值,并且CCD离物体所成像的距离太近不能重建出清晰的图像。针对这些问题,提出当物体放置位置固定时,讨论在能重建出清晰图像的前提下,CCD与像之间满足的关系;CCD的放置位置固定时,给出物体的放置位置与CCD位置之间的关系。实验结果表明:经过透镜组之后,CCD放置在通过算法算出的距离之内时,能重现出清晰的全息图,当不满足物体与CCD之间的关系时,重现图质量较差。 展开更多
关键词 数字全息 透镜组 位置关系
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