[发明专利]一种实现透过散射介质成像的双偏振相位共轭方法

说明书

本发明公开了一种实现透过散射介质成像的双偏振相位共轭方法，包括：全息记录过程、共轭回放过程和图像相加过程；全息记录过程通过四步相移全息术，分别记录散射光两个相互垂直的偏振方向的相位；共轭回放过程通过在空间光调制器上依次加载散射光的两个偏振方向的共轭相位，调制产生相位共轭光并逆向透过散射介质；图像相加过程通过将共轭回放过程得到的两个共轭结果图相加，从而提升了透过散射介质成像的质量。

技术领域

本发明涉及散射介质光学成像领域，尤其涉及一种实现透过散射介质成像的双偏振相位共轭方法。

背景技术

对散射介质后的物体进行成像，在生物医学领域是极具意义的，但由于散射介质对光的散射作用，使得直接对物体成像变得不可行，这限制了光学在生物医学领域内的应用。

为了对散射介质后的物体进行成像，研究人员提出了数字光学相位共轭技术，利用光波加载散射光的共轭相位，使其在逆向通过散射介质时能够抑制散射，从而实现透过散射介质成像。并且，由于数字光学相位共轭系统的可扩展性、易操作性、测量时间短和无波长限制等特点，具有广阔的应用前景，是生物医学领域的研究热点。

但是部分散射介质不仅会扰乱光束的相位，还会扰乱光束的偏振态，而目前的数字光学相位共轭技术只考虑到了单一偏振态的散射光，这仅能恢复部分目标物的信息。

发明内容

本发明提供了一种实现透过散射介质成像的双偏振的相位共轭方法，本发明利用对水平和垂直偏振方向的物光依次进行共轭回放，并将得到的两个成像结果相加，能够得到质量更好的成像效果，详见下文描述：

定义：0°偏振方向为水平偏振方向；90°偏振方向为垂直偏振方向；角度正方向为逆时针；散射光为透过散射介质的光，共轭相位光为在空间光调制器上加载所述散射光的共轭相位所调制出的光。

一种实现透过散射介质成像的双偏振相位共轭方法，所使用的装置包括：激光器；衰减片；显微物镜；针孔；第一凸透镜；第一偏振片；第一1/2波片；第一反射镜；偏振分光棱镜；第一分光棱镜；空间光调制器；光阑；第二分光棱镜；第二凸透镜；第一CMOS相机；目标物；第二反射镜；第三凸透镜；散射介质；第四凸透镜；第二偏振片；第五凸透镜；第六凸透镜；第二1/2波片；第三分光棱镜；第二CMOS相机；第三反射镜；

所述一种实现透过散射介质成像的双偏振相位共轭方法包括：全息记录过程、共轭回放过程和图像相加过程；

其中所述全息记录过程，通过所述第二偏振片改变所述散射光的偏振方向，使用所述第二1/2波片改变参考光的偏振方向，依次记录所述散射光在水平偏振和垂直偏振方向下与所述参考光的干涉相移图，使用四步相移法计算水平偏振方向散射光的相位和垂直偏振方向散射光的相位；

所述共轭回放过程，在所述空间光调制器上依次加载水平偏振方向散射光的共轭相位和垂直偏振方向散射光的共轭相位，使用所述参考光照射所述空间光调制器，调制产生所述相位共轭光，并逆向透过所述散射介质，从而实现透过散射介质成像；

所述图像相加过程，将所述共轭回放阶段得到的所述水平偏振方向散射光的共轭回放结果和所述垂直偏振方向散射的光共轭回放结果相加，得到最后的成像结果；

其中，所述全息记录过程具体为：

所述激光器发出的激光由所述衰减片调整光强，并利用所述显微物镜和所述针孔进行空间滤波，使用所述第一凸透镜准直滤波后的光束，使用所述第一偏振片和所述第一1/2波片将滤波后的光束偏振方向改变为45°偏振方向的线偏振光，在所述第一反射镜上反射至所述偏振分光棱镜上，根据偏振方向分为两束光；

一束光为所述偏振分光棱镜上的透射光，偏振方向为水平偏振，作为所述参考光，在所述空间光调制器上调制后，由所述第一分光棱镜反射，经过所述第五凸透镜和所述第六凸透镜在所述第二CMOS相机上成像，所述空间光调制器、所述第五凸透镜、所述第六凸透镜、所述第二CMOS相机构成4f系统；