[实用新型]一种单激光器角向非相干光实现超分辨的装置

说明书

本实用新型公开了一种单激光器角向非相干光实现超分辨的装置。实施步骤是：用计算机制备一组全息相图序列并加载至空间光调制器以动态帧的形式重复播放；用激光器照射空间光调制器，所得反射光经选取一级衍射光后将其照射两角向物点，透射光经聚焦准直后在检测器上得到所成像的清晰度；不断改变全息相图序列中的拓扑荷，直到获取可用于制备超分辨成像的最佳拓扑荷值所对应的全息相图序列。本实用新型所提供的角向非相干光可应用于光学成像等领域。本实用新型所提供的装置通过控制全息相位叠加模式可直接产生相干度随幅角可控变化的角向非相干光束，实现对角向物体的超分辨成像。本实用新型所提供的装置只有一个激光器，光学器件数目少，布局简单。

技术领域

本实用新型提供一种单激光器角向非相干光实现超分辨的装置。该装置产生的角向部分相干光可突破瑞利衍射极限，实现角向物体的超分辨识别和成像，属于光学成像领域。

背景技术

部分相干光在光学成像，波前传感，光学捕获等领域都起着重要的作用。具有特定相干函数的部分相干光，因其在传播和与介质相互作用中表现出的特性而具有较大的应用前景。

光学系统的分辨率指的是它能分辨开两个靠近的点物或物体细节的能力。而光学系统对点物所成的像，因衍射的存在，总是具有一定大小的艾里斑。当两点物距离过近时，它们的像部分重叠，导致无法分辨两个点物。这对像质产生了严重影响。理论上认为，一个点物衍射图样的中央极大与近旁另一个点物衍射图样的第一极小重合时，为光学系统的分辨极限。此分辨标准称为瑞利判据。突破瑞利衍射极限，进而改进光学系统成像分辨率的方法引起了人们的广泛关注。许多克服瑞利衍射极限的方法相继被人们提出。其中一种有效的办法就是利用两艾里斑重叠部分的光进行干涉相消。光斑重叠部分的光强视相干度的大小即可部分或全部消除，达到分辨两点物的目的。为了使通过两点物的光具有上述性质，需要一种具有特殊相干函数的光源。

文献[G.PIQUERO,M.SANTARSIERO,R.MARTINEZ-HERRERO,J.C.G.DESANDE,M.ALONZO,AND F.GORI,“Partially coherent sources with radial coherence”,OpticsLetters Vol.43,No.10,2376-2379(2018)]报道了一种利用双激光器产生角向非相干光源的方法。该光源的相干度绝对值，仅依赖于辐角差。然而，角向非相干光的关联特性，能否以及如何用于物点超分辨识别，是目前尚未解决的问题。

上述文献公开的方案装置庞大，光学器件数目较多，双激光器调控及校准的要求高，不利于超分辨系统器件的片上化，集成化。在先技术(中国专利，“相干度随时间可控变化的部分相干光束的产生装置”，授权公告号CN207037267U)公开了一种利用空间光调制器实现部分相干光束的方法。该方法在时间维度控制随机相位图的随机度以使得光束的相干度随时间变化。然而，现有技术没有提供可以在空间角向中控制光束相干性的方法。控制光束的角向相干性，并不是通过控制随机相图的随机度就可以直接实现。它需要在光束的关联维度中进行特殊的空间结构设计，而本领域技术人员在没有进行创造性思考的情况下，无法通过已公开的技术知识获得单激光器产生角向非相干光的方法。因此，目前尚未有利用单激光器产生角向部分相干光源的方法及装置。

实用新型内容

本实用新型旨在克服现有技术的不足，提供一种单激光器角向非相干光实现超分辨的装置。本实用新型所提供的装置可直接产生相干度随幅角可控变化的角向非相干光束，操作简单；通过控制空间光调制器上的全息相位叠加模式，可实现对角向物体的超分辨成像。本实用新型所提供的装置只有一个激光器，光学器件数目少，布局简单。

实现本实用新型目的的技术方案是提供一种单激光器角向非相干光实现超分辨的装置，包括以下步骤：

(1)计算机产生一种特殊的数字全息相图；该数字全息相图能够产生以下形式的叠加态光场：