基于LED照明的数字全息显微研究

作者：郭荣礼; 姚保利; 闵俊伟; 郜鹏; 雷铭; 严绍辉; 杨延龙; 但旦

来源：2013年（第五届）西部光子学学术会议, 中国陕西西安, 2013-10-18.

• 数字全息
• 相干噪声
• LED
• 相位测量

数字全息显微(DHM)可定量获得物体的振幅和位相分布信息,在表面微结构测量、生物成像等领域获得了广泛应用。传统的数字全息采用激光照明,相干噪声影响了位相测量的精度。LED是一种低相干性的光源,相干长度在10m量级,可有效降低相干噪声,同时它具有低成本、结构紧凑的优点。目前LED光源主要用于同轴相移数字全息,至少需要记录3幅相移干涉图,不能用于实时动态过程测量。本文提出一种采用LED照明的离轴数字全息显微方案,可实时测量动态变化过程。该方案基于Linnik显微光路,具有正交偏振的同轴物光和参考光垂直射入光栅进行分光,经过在傅立叶频谱面偏振滤波后,在输出面上得到具有均匀对比度的干涉条纹。CCD相机通过一次拍摄记录离轴干涉图,然后通过频域滤波法实现数值重建。为了验证方案的可行性与测量精度,对一个硅基微结构芯片进行了测量,并与He-Ne激光照明的实验结果进行了对比,结果表明LED照明的数字全息显微与He-Ne激光照明的相比,其位相噪声降低了69%。同时,为了克服单波长相位测量中轴向范围小的缺点,我们提出采用两个不同波长LED光源同时照明样品的方案,获得了LED照明的双波长数字全息干涉图,扩展了相位测量中的无包裹轴向范围。

• 单位
  西安工业大学; 中国科学院西安光学精密机械研究所; 瞬态光学与光子技术国家重点实验室