一种基于LED的部分相干反射式离轴数字全息微纳测量系统

技术特征：
1.一种基于led的部分相干反射式离轴数字全息微纳测量系统，其特征在于，包括光源发生及准直模块、偏振测量模块、物参光光栅衍射分离模块、空间偏振滤波模块、偏振干涉模块和图像采集模块，其中，所述光源发生及准直模块用于发出部分相干的led光，并进行滤光与准直；所述偏振测量模块用于得到相互垂直的两个不同偏振方向的物光和参考光；所述物参光光栅衍射分离模块用于将来自偏振测量模块的物光及参考光进行衍射，得到不同衍射级次的衍射光；所述空间偏振滤波模块用于将来自物参光光栅衍射分离模块的不同衍射级次的衍射光进行偏振滤波，得到偏振的零级物光及正一级参考光；所述偏振干涉模块用于将来自空间偏振滤波模块的物光及参考光进行偏振处理，使相互垂直的两个偏振态的物光和参考光产生偏振干涉；所述图像采集模块用于采集由所述偏振干涉模块产生的干涉条纹，得到全息图。2.根据权利要求1所述的基于led的部分相干反射式离轴数字全息微纳测量系统，其特征在于，所述光源发生及准直模块包括led光源(1)及沿着光路设置的显微物镜(2)、第一光阑(3)及第一双胶合透镜(4)。3.根据权利要求1所述的基于led的部分相干反射式离轴数字全息微纳测量系统，其特征在于，所述偏振测量模块包括第一偏振片(5)、第二偏振片(6)、第一非偏振分光棱镜(7)、第一反射镜(8)及待测样品台(9)，所述第一非偏振分光棱镜(7)的透射光路为物光光路，第一非偏振分光棱镜(7)的反射光路为参考光光路；所述待测样品台(9)位于第一非偏振分光棱镜(7)的物光光路上，与第一非偏振分光棱镜(7)之间的距离可调，第一偏振片(5)位于待测样品台(9)与第一非偏振分光棱镜(7)之间；所述第一反射镜(8)位于第一非偏振分光棱镜(7)的参考光光路上，第二偏振片(6)位于第一反射镜(8)与第一非偏振分光棱镜(7)之间；所述第一偏振片(5)和第二偏振片(6)的偏振方向垂直。4.根据权利要求1所述的基于led的部分相干反射式离轴数字全息微纳测量系统，其特征在于，所述物参光光栅衍射分离模块包括正弦衍射光栅(10)和第二双胶合透镜(11)；所述衍射光栅(10)放置在第二双胶合透镜(11)的前焦面上。5.根据权利要求4所述的基于led的部分相干反射式离轴数字全息微纳测量系统，其特征在于，所述空间偏振滤波模块包括第二非偏振分光棱镜12、第二光阑13、第三光阑17、第三偏振片16、第四偏振片20、第三双胶合透镜15、第四双胶合透镜19、第二反射镜14和第三反射镜18，所述第三双胶合透镜15、第四双胶合透镜19的焦距相等；所述第二非偏振分光棱镜12放置在所述物参光光栅衍射分离模块中第二双胶合透镜11的一个焦距以内，用于将来自物参光光栅衍射分离模块中的衍射光分为两个垂直的光，分别沿第二非偏振分光棱镜12的透射光路和反射光路传播；所述第二光阑13、第二反射镜14、第三双胶合透镜15、第三偏振片16依次放置在第二非偏振分光棱镜12的透射光路上，所述第三光阑17、第三反射镜18、第四双胶合透镜19、第四偏振片20依次放置在第二非偏振分光棱镜12的反射光路上；所述第二光阑13和第三光阑17均位于第二双胶合透镜11的后焦面上，所述第三双胶合透镜15与第二光阑13的间距为一个焦距，所述第四双胶合透镜19与第三光阑17的间距为一
个焦距；所述第三偏振片16和第四偏振片20的偏振方向垂直。6.根据权利要求5所述的基于led的部分相干反射式离轴数字全息微纳测量系统，其特征在于，所述第三偏振片16的偏振方向与偏振测量模块的物光光路中的第一偏振片5的偏振方向一致，所述第四偏振片20的偏振方向与偏振测量模块的参考光光路中的第二偏振片6的偏振方向一致。7.根据权利要求6所述的基于led的部分相干反射式离轴数字全息微纳测量系统，其特征在于，所述第二非偏振分光棱镜12的透射光路中的第二光阑13的中心位于所述物参光光栅衍射分离模块中的第二双胶合透镜11的零级衍射光的后焦点上，所述第二非偏振分光棱镜12的反射光路中的第三光阑17的中心位于所述第二双胶合透镜11的正一级衍射光的后焦点上。8.根据权利要求5所述的基于led的部分相干反射式离轴数字全息微纳测量系统，其特征在于，所述第二双胶合透镜11和第四双胶合透镜19具有相同的焦距。9.根据权利要求7所述的基于led的部分相干反射式离轴数字全息微纳测量系统，其特征在于，所述偏振干涉模块包括第三非偏振分光棱镜21和第五偏振片22，所述第三非偏振分光棱镜21放置在空间偏振滤波模块中的第三双胶合透镜15和第四双胶合透镜19的一个焦距之内，透射过第三非偏振分光棱镜21的正一级参考光与经第三非偏振分光棱镜21反射的零级物光汇聚为一条光路；所述第五偏振片22位于第三非偏振分光棱镜21的出射光路上，第五偏振片22的偏振方向与所述空间偏振滤波模块中的第三偏振片16、第四偏振片20的偏振方向不同。10.根据权利要求5所述的基于led的部分相干反射式离轴数字全息微纳测量系统，其特征在于，所述图像采集模块采用ccd相机23，所述ccd相机23放置在空间滤波模块中的第三双胶合透镜15和第四双胶合透镜19的后焦面上，与所述物参光光栅衍射分离模块中的衍射光栅10共轭。

技术总结
本发明公开了一种采用LED部分相干光的反射式离轴数字全息微纳测量系统，属于光学显微测量技术领域。光源发生及准直模块用于发出部分LED光，并进行滤光与准直；偏振测量模块用于得到相互垂直的两个不同偏振方向的物光和参考光；光栅物参光光栅衍射分离模块用于将物光及参考光进行衍射，得到不同衍射级次的衍射光；空间偏振滤波模块用于将衍射光偏振滤波，得到偏振的零级物光及正一级参考光；偏振干涉模块用于将来自偏振空间滤波模块的物光及参考光进行干涉；图像采集模块用于采集干涉条纹，得到全息图。本系统可以很好地抑制传统高相干光源生成全息图的相干噪声等的影响，减小相位噪声，提高生成全息图的质量，增加测量结果的准确性。果的准确性。果的准确性。


技术研发人员：王陈 孟宪昱
受保护的技术使用者：上海大学
技术研发日：2022.08.02
技术公布日：2022/11/11