[发明专利]一种双波长数字全息系统及方法

权利要求书

1.一种双波长数字全息系统，其特征在于，所述系统包括依次相连的LED照明模块、起偏器、偏振滤波装置、载物台装置、无限远成像显微物镜、镜筒透镜、正交光栅、第一透镜、空间滤波器、第二透镜及单色黑白图像传感器，其中：

所述LED照明模块出射的光经过所述起偏器调整偏正方向后，垂直入射至所述偏振滤波装置，以通过所述偏振滤波装置生成两束波长不同且偏振方向相互正交的照明光波；

所述照明光波透过所述载物台装置上放置的待测样品，经所述待测样品散射后的成像光束被所述无限远成像显微物镜收集，并通过所述镜筒透镜汇聚后，透过所述正交光栅进行衍射；

所述正交光栅产生的0级衍射光按照原来的路径传播并透过所述空间滤波器后作为参考光，两束+1级衍射光经过所述第一透镜汇聚后透过所述空间滤波器后分别作为两束物光；

经所述空间滤波器滤波后的物光与参考光经所述第二透镜汇聚到所述单色黑白图像传感器的成像面上，并由所述单色黑白图像传感器捕捉和记录得到正交载频干涉条纹。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述偏振滤波装置包括沿光束传播方向依次设置的第一Wollaston棱镜、第三透镜、第一滤光片、第二滤光片、第四透镜以及第二Wollaston棱镜；

其中，所述第一Wollaston棱镜位于所述第三透镜的前焦面，所述第二Wollaston棱镜放置于所述第四透镜的后焦面上，所述第一滤光片和所述第二滤光片分布在所述第三透镜和所述第四透镜之间的不同路径上；

所述第一Wollaston棱镜用于将所述起偏器输出的线偏振照明光波剪切开角度，所述第一滤光片和所述第二滤光片用于产生不同波长的照明光波，所述第二Wollaston棱镜用于将所述不同波长的照明光波重新合束。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一滤光片的中心波长为590nm，所述第二滤光片的中心波长为633nm，所述第一滤光片和所述第二滤光片的半高宽均为1nm。

4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述空间滤波器中包括第一装置、第二装置以及第三装置，其中，所述第一装置用于将透过所述正交光栅的0级衍射光滤波为理想的均匀球面波并作为干涉中的参考光束；所述第二装置，仅允许沿x方向偏振的光通过，滤波后获得第一物光；所述第三装置，仅允许沿y方向偏振的光通过，滤波后获得第二物光。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述LED照明模块的中心波长为610nm，半高宽为50nm。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述正交光栅位于所述镜筒透镜的后焦面上，用于将两束具有一定角度的正交偏振光汇聚至同一位置，以实现参考光与物光的波前匹配。

7.一种应用于权利要求1至6中任一所述的系统中的双波长数字全息方法，其特征在于，所述方法包括：

出射光经过调整偏正方向后，生成两束波长不同且偏振方向相互正交的照明光波；

所述照明光波经待测样品散射后的成像光束被汇聚后，产生衍射光；

0级衍射光按照原来的路径传播并形成参考光，两束+1级衍射光汇聚后被滤波为两束物光；

所述物光和所述参考光汇聚到成像面上，以生成正交载频干涉条纹。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，出射光经过调整偏正方向后，生成两束波长不同且偏振方向相互正交的照明光波包括：

LED照明模块出射的光经过起偏器调整偏正方向后，垂直入射至偏振滤波装置，以通过所述偏振滤波装置生成两束波长不同且偏振方向相互正交的照明光波。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述照明光波经待测样品散射后的成像光束被汇聚后，产生衍射光包括：

所述照明光波透过载物台装置上放置的待测样品，经所述待测样品散射后的成像光束被无限远成像显微物镜收集，并通过镜筒透镜汇聚后，透过正交光栅进行衍射，产生衍射光。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述物光和所述参考光汇聚到成像面上，以生成正交载频干涉条纹包括：

经空间滤波器滤波后的物光与参考光经第二透镜汇聚到单色黑白图像传感器的成像面上，并由所述单色黑白图像传感器捕捉和记录得到正交载频干涉条纹。