基于单轴晶体的相衬显微模块、设备及方法

技术特征：
1.一种基于单轴晶体的相衬显微模块，其特征在于，包括：第一偏振片、第二偏振片以及单轴晶体；所述第一偏振片和第二偏振片的偏振态正交或平行，所述单轴晶体设置在所述第一偏振片和第二偏振片之间；其中：所述第一偏振片用于，将接收到的携带待测物体信息的入射光转变为沿指定方向偏振的线偏振光；所述单轴晶体用于，基于光子自旋霍尔效应和/或角度色散效应，使所述线偏振光产生的左旋圆偏振光和右旋圆偏振光发生方向相反的位移；所述第二偏振片用于，对左旋圆偏振光场和右旋圆偏振光场作和法或差法运算，使得当左旋圆偏振光场和右旋圆偏振光的位移远小于光斑尺寸时，其透射光场为原入射光场的一阶微分。2.根据权利要求1所述的基于单轴晶体的相衬显微模块，其特征在于，所述单轴晶体为钒酸钇、铌酸锂、石英、方解石、bbo单轴晶体。3.根据权利要求1所述的相衬显微模块，其特征在于，所述单轴晶体产生的自旋方向相反的左旋圆偏振光和右旋圆偏振光在横向上形成有由光子自旋分裂产生的位移。4.根据权利要求3所述的相衬显微模块，其特征在于，所述单轴晶体的光轴相对于光束传播方向有一定的倾斜角度，改变倾斜角度可调节所述位移。5.根据权利要求1所述的第一偏振片和第二偏振片，其特征在于，当第一偏振片和第二偏振片的偏振态正交时，实现入射光场的在一个维度上的一阶微分；当第一偏振片和第二偏振片的偏振态平行时，同时实现入射光场在两个维度上的一阶微分。6.一种基于单轴晶体的相衬显微设备，其特征在于，包括照明模块、成像模块以及如权利要求1至5任意一项所述的相衬显微模块。7.根据权利要求6所述的基于单轴晶体的相衬显微设备，其特征在于，所述成像模块包括第一物镜、第一聚焦透镜以及相机，所述相衬显微模块设置在所述第一聚焦透镜与相机之间；所述第一物镜设置在所述第一聚焦透镜前。8.根据权利要求7所述的基于单轴晶体的相衬显微设备，其特征在于，所述照明模块包括光源、第二物镜、第二聚焦透镜；其中，沿入射光传播方向，所述第二物镜设置在所述光源与所述第二聚焦透镜之间；所述光源为led、卤素灯或激光光源。9.根据权利要求8所述的基于单轴晶体的相衬显微设备，其特征在于，相衬显微设备还包括载物台；所述载物台设置在所述第一聚焦透镜与所述第一物镜之间。10.一种如权利要求6至9任意一项所述的基于单轴晶体的相衬显微设备的相衬显微方法，其特征在于，包括：光源发出入射光，所述入射光经第二物镜准直以及第二聚焦透镜聚焦到载物台的待成像物体上后，形成第一信号光；第一物镜对所述第一信号光进行准直后，被第一聚焦透镜聚焦到相机上。信号进入相机前，经过所述相衬显微模块；第一偏振片将接收到的信号光转变为沿指定方向偏振的线偏振光；
单轴晶体基于光子自旋霍尔效应和/或角度色散效应，使线偏振光产生的左旋圆偏振光和右旋圆偏振光发生方向相反的位移；其中，所述左旋圆偏振光和右旋圆偏振光存在重叠区域，所述重叠区域内同时包含左旋圆偏振光和右旋圆偏振光；第二偏振片对左旋圆偏振光场和右旋圆偏振光场作和法或差法运算，得到第二信号光。当左右旋圆偏振光位移远小于光斑尺寸时，第二信号光为原入射光场的一阶微分；相机记录所述第二信号光以获得所述待成像物体的相衬信息。

技术总结
本发明公开了一种基于单轴晶体的相衬显微模块、设备及方法，模块包括：第一偏振片、第二偏振片以及设置在二者之间的单轴晶体；第一偏振片和第二偏振片的偏振态正交或平行；第一偏振片用于，将携带待测物体信息的入射光转变为线偏振光；单轴晶体用于，基于光子自旋霍尔效应和/或角度色散效应，使线偏振光产生的左旋圆偏振光和右旋圆偏振光发生方向相反的位移；第二偏振片用于，对左旋圆偏振光场和右旋圆偏振光场作和法或差法运算，使得当左右旋圆偏振光位移远小于光斑尺寸时，其透射光场为原入射光场的一阶微分。本方法可用于物体强度信息的边缘增强和物体相位信息的可视化。相比于传统的相衬显微技术，本发明更加直观、方便、省时。时。时。


技术研发人员：朱文国 赵梦婷 余健辉 陈哲
受保护的技术使用者：暨南大学
技术研发日：2022.01.10
技术公布日：2022/5/25