结构光照明显微（SIM）具有成像速度快、对样品损伤小，以及对荧光标记物和标记程序无特殊要求等优点，成为研究活细胞结构和动态过程的重要成像手段之一。介绍了一种大视场、双模式（条纹/点阵）SIM显微技术。该技术结合二维光栅投影产生条纹/点阵结构光，空间光调制器选择条纹方向和实现相移，打破传统SIM中条纹数量受数字投影设备像素个数限制的瓶颈，同时保持了传统SIM成像速度快的优势。实验结果表明：该技术在20×/0.75数值孔径物镜下可获得690 μm×517 μm成像视场和1.8倍空间分辨率提升，其空间带宽积是传统SIM的3倍。该技术有望被应用于生物学、化学和工业等领域。
1 西安工业大学光电工程学院, 陕西 西安 710021
2 西安电子科技大学物理与光电工程学院, 陕西 西安 710071
传统的数字全息显微技术通常采用高相干激光作为照明光源,虽然其全息图具有高的对比度,但是相干照明带来的相干噪声会降低再现像的信噪比。基于部分相干照明的数字全息显微技术(PCI-DHM),在保证相位测量精度的前提下,可以有效降低相干噪声。按照物光和参考光之间是否有夹角,PCI-DHM可以分为同轴相移和离轴PCI-DHM。介绍了同轴相移PCI-DHM和离轴PCI-DHM中的几种典型测量方案。同轴相移PCI-DHM采用等光程的物光和参考光形成同轴全息光路,利用相移干涉技术可以重建出样品的振幅/相位分布,利用光源的短相干特性,可以获得样品内部微观结构的层析图像。离轴PCI-DHM通常采用光栅在物光和参考光之间引入夹角,构成消色差干涉装置。离轴PCI-DHM技术可以通过记录单幅离轴全息图完成对动态样品振幅/相位分布的实时测量。最后,介绍了PCI-DHM在生物细胞、生物组织三维成像及微纳结构形貌测量等领域的应用。
成像系统 数字全息显微 相移干涉 离轴干涉 部分相干照明 激光与光电子学进展
2021, 58(18): 1811005
红外与激光工程
2021, 50(2): 20200530
华中光电技术研究所 —武汉光电国家研究中心, 湖北武汉 430223
针对舰载光电侦察设备中业务数据到指控席间传输距离远, 易受干扰等问题和保密性要求, 设计了一种基于赛灵思 Aritx-7系列 FPGA的 GTP收发器的光纤传输系统。实现了 1路 HD-SDI接口可见光高清视频、1路 CameraLink接口红外视频和 1路 RS422接口光电操控指令数据通过一根光纤传输。发送部分设计了状态机, 通过分时复用, 实现并行数据转串行发送; 接收部分, 利用 DDR3和 FIFO缓存, 实现了业务数据从光纤通道到原视频接口和 RS422接口的还原。实验结果表明, 该传输系统可以满足视频和操控指令信息的远距离传输, 视频清晰, 操控灵敏。对其他业务数据的传输具备一定的参考价值。
光电侦察设备 光纤传输 视频传输 可编程逻辑控制器 分时复用 photoelectric reconnaissance equipment optical fiber transmission
1 西安电子科技大学物理与光电工程学院, 陕西 西安 710071
2 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, 陕西 西安 710119
定量相位显微技术容易受到环境扰动的影响。如何克服环境扰动对量化相位成像的影响,一直是相位成像领域研究的热点。着重介绍了物参共路数字全息显微技术和单光束定量相位显微技术。前者主要包括斐索干涉显微、Mirau干涉显微、离轴和同轴点衍射干涉显微、双球面照明的数字全息显微和空间复用数字全息显微;后者主要包括共轴数字全息和基于平行光照明、超斜照明和多点离轴照明的定量相衬显微。希望该综述能为构建高稳定性、实用化定量相位显微装置提供有益参考。
全息 定量相位显微 数字全息显微 物参共路 高稳定性 相衬显微 激光与光电子学进展
2020, 57(20): 200001
1 西安电子科技大学 物理与光电工程学院, 陕西 西安 710171
2 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, 陕西 西安 710119
3 陕西师范大学 物理学与信息技术学院, 陕西 西安 710119
定量相位显微(Quantitative Phase Microscopy, QPM)将相位成像和光学显微技术相结合, 为微观物体的三维形貌、透明物体的厚度/折射率分布提供了一种快速、无损、高分辨率测量手段。然而, 传统QPM成像系统依然是一个衍射受限系统, 高分辨率与大视场难以同时兼顾。因此, 如何在保持大视场的前提下提高成像空间分辨率是QPM亟需解决的问题之一。近年来, 国内外学者采用离轴照明、散斑照明、结构照明、以及亚像元技术形成“合成数值孔径”, 实现了QPM的大视场、高分辨成像。文中对以上QPM的分辨率增强技术进行了综述, 并对不同方法的优缺点进行了分析。
相位成像 分辨率增强 调制照明 合成孔径 亚像元技术 phase imaging resolution enhancement modulated illumination synthetic aperture sub-pixel technology 红外与激光工程
2019, 48(6): 0603007
1 华中光电技术研究所—武汉光电国家实验室, 湖北 武汉 430223
2 中国兵器工业技术推广研究所, 北京 100089
孔探检测是无损检测的一种重要手段,为实现孔探检测设备国产化,设计了一种基于FPGA的孔探仪CCD成像系统。从硬件方面介绍了CCD成像系统的驱动、采集和电源部分设计方案;从软件方面对CCD驱动时序、A/D采样时序的生成进行阐述,并介绍了CCFA到YCbCr格式的转换。实验中,本系统采集到清晰的彩色图像。实验测试结果表明本系统有效可行。
孔探仪 电荷耦合器件 驱动电路 可编程逻辑门阵列 时序 endoscopy CCD drive circuit FPGA timing sequence
北京邮电大学信息光子学与光通信教育部重点实验室，北京 100876
从理论上设计并研制了一种用于可重构光分插复用技术中的具有多波长处理功能的单片集成光探测器阵列，器件在GaAs基衬底上集成了GaAs/AlGaAs材料的法布里-珀罗谐振腔和InP-In0.53Ga0.47As-InP 材料的PIN光探测器。为了能够实现对多路波长的探测，首先利用湿法腐蚀，改变不同区域谐振腔的厚度，然后通过二次外延完成谐振腔的生长，最后利用低温缓冲层技术在GaAs材料上异质外延高质量的InP基的PIN结构。器件的工作波长位于1500 nm左右，可实现对4路波长，间隔为10 nm的光信号探测，光谱响应线宽低于0.8 nm，峰值量子效率达到12％以上，响应速率达到8.2 GHz。实验测试结果与理论分析进行了对比, 并得到了很好的解释。
集成光学 光探测器阵列 多波长处理 异质外延
