1 暨南大学理工学院光电工程系，广东 广州 510632
2 广东技术师范大学光电工程学院，广东 广州 510665
3 暨南大学广东省光纤传感与通信技术重点实验室，广东 广州 510632
半导体芯片等微纳器件制造过程中，对其形貌进行表征有助于制造工艺评估和缺陷检测。为了获得待测样品完整的信息，通常需要使用明场显微镜、暗场显微镜等进行多种成像模式的联合表征。但目前实现多模式成像常须更改实验装置或使用不同的成像系统，导致获取的多模式图像的视场不同，不利于将多模式成像结果综合起来对待测样品进行全面分析。针对以上问题，提出基于单像素成像原理的多模式显微成像技术。该技术将宽场照明显微镜中的光源替换成结构照明光源，然后将相机每个像素点作为单像素探测器，并利用单像素重建算法得到艾里斑图像。艾里斑图像中不同位置的值代表不同物点发出的不同级次的衍射信号。通过从艾里斑图像中提取不同位置的值，按照相机像素坐标排列，可以重建不同模式的图像。与传统的多模式显微成像方法相比，所提基于单像素成像原理的多模式显微成像技术采用同一套装置和相同的实验数据，重建的多模式图像的视场相同。所提方法为显微成像技术的发展提供了一种全新的思路，有望在微纳器件的离线形貌表征中得到应用。
多模式显微成像 单像素成像 明场成像 偏置成像 暗场成像 光学学报
2023, 43(21): 2111003
1 暨南大学理工学院光电工程系，广东 广州 510650
2 广东交通职业技术学院信息学院，广东 广州 510650
3 暨南大学华文学院，广东 广州 510650
激光自混合干涉在测量时容易受到噪声的干扰，从而影响测量的精度和稳定度。为此，在利用双光反馈提高自混合干涉信号信噪比的基础上，结合随机偏振激光自混合干涉双偏振差分探测技术，进一步降低系统噪声。实验结果表明，双光反馈与双偏振差分结合使用，可将自混合干涉信号的信噪比提高7 dB。因此，所提方法和技术在自混合干涉测量中具有良好的应用价值。
物理光学 自混合干涉 双光反馈 双偏振 差分降噪 激光与光电子学进展
2022, 59(11): 1126001
红外与激光工程
2021, 50(12): 20210856
1 暨南大学光电工程系, 广东 广州 510632
2 广东技术师范大学光电工程学院, 广东 广州 510665
随着微纳光子学的兴起,傅里叶显微术已成为一种表征微纳结构样品的重要技术。传统的傅里叶显微术又称为后焦面傅里叶谱显微术,只能获取傅里叶谱分布信息,无法获取和傅里叶谱对应的样品空间结构图像,给表征微纳结构样品带来不便。由此,发展了一种基于计算成像模式的计算傅里叶显微成像技术,不仅能获取傅里叶谱分布信息,还能获得一系列与不同傅里叶谱对应的样品空间结构图像,甚至可以获得样品的三维空间结构图像,有利于对样品的全面表征,进一步拓宽傅里叶显微术的应用范围。本文将介绍计算傅里叶显微成像技术的基本概念、原理、研究进展、应用前景。
成像系统 傅里叶显微术 计算成像 单像素成像 多模式成像 光场成像 激光与光电子学进展
2021, 58(18): 1811009
1 暨南大学 光电工程系，广东 广州 510632
2 华南农业大学 物理系，广东 广州 510642
文中提出了一种基于相移条纹图相位分析的广角镜头畸变校正方法。首先，用大尺寸液晶平板显示器显示四幅相移量为π/2的余弦条纹图作为校正模板。然后，用广角镜头相机拍摄该校正模板，获得四幅畸变条纹图，使用四步相移算法解调径向畸变条纹图的相位分布。由于经广角镜头成像的图像中心区域几乎无畸变，利用图像中心无畸变的相位值进行数值拟合得到径向无畸变条纹图的相位分布，作为求解径向畸变相位的基准，也就是径向畸变相位分布可以根据径向畸变条纹图的相位分布与径向无畸变条纹图相位分布相减得到，再将畸变相位转换成实际的畸变量。提出的方法不需要通过特征点或特征线确定畸变模型，可以直接计算畸变图像中每个像素点的畸变量。实验结果表明，提出的方法简单、有效，具有广泛应用价值。
畸变校正 广角镜头 条纹相位分析 distortion calibration wide-angle lens fringe-pattern phase analysis 红外与激光工程
2020, 49(6): 20200039
非可见光成像是光学成像领域中的难题之一。单像素成像作为一种新型的计算成像技术, 利用空间光调制技术, 可实现只使用一个无空间分辨能力的单像素探测器获取物体的空间信息。因此单像素成像是解决传统成像在非可见光波段成像难题的潜在解决方案之一。近年, 傅里叶单像素成像技术被证明是一种可以兼得高成像质量和高成像效率的单像素成像技术。自2015年被提出至今, 傅里叶单像素成像已经从二维成像推广到三维成像、从灰度成像推广到彩色成像、从静态成像推广到动态成像、从单模态成像推广到多模态成像、从宏观成像推广到显微成像, 发展出一系列的成像技术。对傅里叶单像素成像技术的基本原理、与之相关的成像技术和应用进行了综述, 并讨论了现存的一些关键问题以及今后可能的研究方向。
成像系统 图像获取 计算成像 单像素成像 imaging system image acquisition computational imaging single-pixel imaging 红外与激光工程
2019, 48(6): 0603002
1 暨南大学理工学院物理学系, 广东 广州 510632
2 广东交通职业技术学院电子工程系, 广东 广州 510650
3 暨南大学预科部, 广东 广州 510610
4 暨南大学生命科学技术学院生物工程学系, 广东 广州 510632
5 暨南大学理工学院光电工程系, 广东 广州 510632
利用自组装的数字全息表面等离子体共振成像技术,分别检测了两种具有不同分子质量的桃胶多糖(PGP-1与PGP-2)与半乳糖凝集素-3的相互作用。制备了表面等离子体共振成像生物芯片,同时检测了具有不同浓度的桃胶多糖样品与半乳糖凝集素-3的结合过程,制作了标准曲线,并计算了相互作用的结合平衡常数。结果表明,两种具有不同分子质量的桃胶多糖可以直接结合半乳糖凝集素-3,其中PGP-1的结合平衡常数为8.36×10
5 M
-,PGP-2的结合平衡常数为1.24×10
5 M
-。结合曲线符合生物分子相互作用的规律,证明了该方法在多通量生物检测中的可行性。该方法实验装置简单、易操作、无需标记、成本低,在高通量分析技术中具有一定的应用前景。
表面光学 表面等离子体共振成像 数字全息 桃胶多糖 半乳糖凝集素-3 分子间相互作用 高通量 激光与光电子学进展
2019, 56(9): 092402
提出了一种基于弧形阵列LED光源旋转照明装置的傅里叶叠层显微术，在确保LED子光源不同角度照明光强一致的同时，有利于实现对样品的大角度照明。通过平面阵列LED光源与弧形阵列LED光源旋转照明装置的对比实验，证明了本文方法的优点和实用性。
成像系统 显微术 计算成像 相位反演 激光与光电子学进展
2018, 55(7): 071102
1 暨南大学 光电工程系, 广东 广州 510632大学 光电工程系, 广东 广州 510632
2 暨南大学 光电信息与传感技术广东普通高校重点实验室, 广东 广州 510632
3 暨南大学 光电工程系, 广东 广州 510632
4 暨南大学 华文学院, 广东 广州 510610
详细介绍了一种基于相移结构光照明的浮雕成像技术, 对该成像技术的原理和成像特性进行了实验研究, 并采用相移结构光照明的方法实现彩色浮雕成像。实验中, 将多幅相移正弦条纹光场斜投射到被拍摄物体上, 数码相机依次拍摄被照明的物体, 再利用拍摄到的多幅相移图像, 通过计算的方法重建出所需要的图像。理论分析和实验结果表明, 相移结构光照明成像技术能有效地消去环境不均匀光照的影响, 获取的反射率分布图像只与结构光照明有关, 突显了斜投射照明所形成的阴影, 图像的明暗变化反映出物体表面的法线变化, 因而在视觉上形成了明显的浮雕效果。
摄影术 浮雕视觉 结构光照明 光学成像 photography embossing vision structured light illumination optical imaging
1 暨南大学光电工程系, 广东 广州 510632
2 暨南大学广东省光纤传感与通信技术重点实验室, 广东 广州 510632
傅里叶叠层显微术(FPM)是一种新型的计算显微成像技术，FPM与传统显微术照明方式不同，常采用可编程LED阵列进行不同角度照明，而LED灯珠发射光强与角度有关，随角度增大光强迅速减弱，不同角度照明光强不能保证一致，导致重建图像质量下降。因此,在进行相位迭代反演计算过程中，需要对不同角度照明拍摄的图像进行光强校正。介绍了不同角度照明光强不均一的原因，通过数值模拟，探讨了对不同角度照明光强进行校正的必要性，最后给出了物理上光强校正的实验结果。
成像系统 显微术 超分辨成像 计算成像 相位反演 激光与光电子学进展
2017, 54(3): 031101
