[发明专利]一种三维实时超分辨数字全息记录系统

权利要求书

1.一种三维实时超分辨数字全息记录系统，其特征在于：装置包括入射光产生系统和记录系统两个部分；入射光产生系统包括飞秒脉冲激光器（1），可按一定比例产生另一波长为原波长一半的脉冲激光的倍频晶体（2），对两波长脉冲激光中某一波长脉冲激光进行反射、同时允许另一波长的脉冲激光按一定比例直接透过的二向色镜（3），用于延长两波长脉冲激光中某一波长脉冲激光光程的光程延迟系统，将长、短两波长脉冲激光汇合成一个方向传播的非偏振分束镜（6）；记录系统包括可将进入该系统的毎束入射脉冲激光分成两束偏正方向分别沿X和Y方向、相互垂直的线性偏振光的偏振分束镜（7），位于偏振分束镜（7）与反射镜（9）和（12）之间、将来自偏振分束镜(7)的沿X方向水平偏正的光束分成参考光A和照射光B的非偏振分束镜(8)，位于非偏振分束镜(8)与被测物体(13)之间、将照射光B反射后沿物体平面法线方向照射被测物体(13)的反射镜(12)，位于偏振分束镜(7)与反射镜 (16)和(17)之间、将来自偏振分束镜(7)的沿Y方向垂直偏正的光分成照射光C和参考光D的非偏振分束镜(15)，位于被测物体(13)与非偏振分束镜(15)之间、将照射光C反射后沿一倾斜方向照射被测物体(13)的反射镜(17)，将参考光A和D反射后射向非偏振分束镜(10)的反射镜(9)和(16)，位于被测物体(13)和非偏振分束镜（10）之间、将物体放大的显微物镜（14）,用于调整来自显微物镜（14）且分别携带物体高、低频信息的物光和来自反射镜（9）、（16）的参考光A和D之间夹角的非偏振分束镜（10），用于记录来自非偏振分束镜（10）的物光和参考光所形成全息图的数字相机CCD（11），以及计算机三维数字全息图像处理再现系统。

2.根据权利要求1所述的三维实时超分辨数字全息记录系统，其特征是：飞秒脉冲激光器（1）为可输出中心波长为775nm～1030nm、单脉冲宽度在飞秒量级的脉冲激光器。

3.根据权利要求1或2所述的三维实时超分辨数字全息记录系统，其特征是：倍频晶体（2）是倍频效率为30%～70%的非线性光学晶体。

4.根据权利要求1所述的三维实时超分辨数字全息记录系统，其特征在于：光程延迟系统包括可使两波长脉冲激光中某一波长脉冲激光到达记录系统的时间滞后或超前于另一波长脉冲激光的反射镜组合（4）和（5），反射镜（4）和（5）分别与二向色镜（3）和非偏振分束镜（6）相对应。

5.根据权利要求4所述的三维实时超分辨数字全息记录系统，其特征在于：光程延迟系统使两波长脉冲激光中某一波长脉冲激光到达记录系统滞后或超前于另一波长脉冲激光的时间差为50fs～33ps。

6.根据权利要求4或5所述的三维实时超分辨数字全息记录系统，其特征是：光程延迟系统中，两块反射镜（4）和（5）可用一块屋脊棱镜代替，反射镜（4）、（5）或屋脊棱镜置于入射照射光源部分的长波长脉冲激光光程或短波长脉冲激光光程中。

7.根据权利要求1所述的三维实时超分辨数字全息记录系统，其特征在于：分别从不同方向照射被测物体的两束照射光B和C中，照射光B沿物体平面的法线方向照射被测物体（13）、照射光C与物平面法线呈sin^-1（NA）角度照射被测物体（13），其中，NA是显微物镜（14）的数值孔径。

8.根据权利要求1所述的三维实时超分辨数字全息记录系统，其特征是：非偏振分束镜（6）、（7）、（8）、（10）、（15）均为直透光与反射光分光比为1:1的宽光谱分光棱镜，反射镜（4）、（5）、（9）、（12）、（16）和（17）均为宽光谱、高反射率反射镜，显微物镜（14）为可在记录前对被记录物体进行预先放大的小数值孔径、大视场、长距离和焦深的物镜，数字相机CCD（11）为黑白面阵型数字相机，各非偏振分束镜和反射镜的光谱范围与激光光源的光谱范围相适应。