专利名称：扭曲达曼光栅及多物面同时成像系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及衍射光学元件，特别是一种扭曲达曼光栅及多物面同时成像系统。
背景技术：
光学成像和光学探測技术是ー种无损成像和探测技术，在生物活体细胞成像中有重要的应用。传统的光学成像技术主要有共焦显微技术、突光显微技术以及光学相干层析技术。这些传统的三维光学成像技术一般都基于点点扫描或轴向扫描，因而在实时成像和监控方面有应用限制，尤其是ー些流体中的活体细胞或粒子的三维实时监控。1999年，Blanchard等人Appl. Opt. 38,6692(1999)提出了ー种基于扭曲光栅的多个轴向物平面同时成像技木，并且这种技术可以轻易实现纳米量级的轴向分辨率。然而， Blanchard提出的扭曲光栅的衍射能力主要集中在较低的几个衍射级次上，如0级和±1级，而更高的衍射级次上的能量很弱。而且，分配到0级和±1级上的能量分布也不均匀。对于普通的振幅型扭曲光栅，主要的衍射能量集中在0级上。这样，即便是采用ニ维的扭曲光栅，能够同时成像的轴向物平面的个数不会超过10个。这样，如果对轴向分辨率要求比较高的情况下，实际上的轴向成像范围是很小的，要想得到更大的成像范围，还是必须借助于传统的轴向扫描技术。
发明内容
本发明将达曼相位编码的思想引入到扭曲光栅中，提出一种扭曲达曼光栅及多物面同时成像系统。该扭曲达曼光栅很好地解决了不同衍射级次之间的能量分布不均匀的问题。同时，通过优化ー个周期内相位转折点參数，可以使衍射能量以较高的效率集中在几个到几十个需要的衍射级次上。将扭曲达曼光栅和聚焦物镜的结合构成多物面同时成像系统，可以实现IO2甚至IO3个轴向物平面的同时成像。本发明的技术解决方案如下ー种扭曲达曼光栅，其特点在于所述的扭曲达曼光栅为O、ニ值相位分布，并且其坐标原点始终选取为扭曲达曼光栅的圆形通光孔径的中心，其具体设计流程如下①根据具体应用需要确定焦点数目Np ；②根据对应的IXNp的达曼光栅，确定每个周期内加入的相位转折点的具体数值W ；③选取傅立叶级数截断级次为M，由归ー化位相转折点IxJ按下列公式算出每个衍射级次对应的傅立叶系数Cm
权利要求
1.一种扭曲达曼光栅，其特征在于所述的扭曲达曼光栅为O、π 二值相位分布，并且其坐标原点始终选取为扭曲达曼光栅的圆形通光孔径的中心，其具体设计流程如下 ①根据具体应用需要确定焦点数目Np；②根据对应的IXNp的达曼光栅，确定每个周期内加入的相位转折点的具体数值IxJ； ③选取傅立叶级数截断级次为Μ，由归一化位相转折点IxJ按下列公式算出每个衍射级次对应的傅立叶系数Cm
2.基于权利要求I所述的扭曲达曼光栅的多物面同时成像系统，其特征在于由所述的扭曲达曼光栅与聚焦物镜结合构成，二者的通光孔径必须一致，且共轴放置；相邻距离为
全文摘要
一种扭曲达曼光栅及多物面同时成像系统，由扭曲达曼光栅结合聚焦透镜构成的多物面同时成像系统，可在聚焦透镜的后场形成沿轴向和横向同时偏移的多个等强度的聚焦光斑的多焦点阵列。这种多焦点系统的焦点数目和焦点的间隔可以通过改变扭曲达曼光栅的参数进行调整。这种等强度多焦点系统可以将物空间的多个轴向平面成像在一个像平面内。本发明的特性意味着该系统可以实现无须轴向扫描的实时三维成像技术。这种实时三维成像技术在生物活体细胞显微和流体粒子的三维实时监控中有重要的实用价值。
文档编号G02B5/18GK102628970SQ20121010674
公开日2012年8月8日 申请日期2012年4月12日 优先权日2012年4月12日
发明者余俊杰, 周常河, 曹红超, 王少卿, 贾伟, 麻健勇 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所