CN213748793U - 一种多模式数字全息显微定量相位测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多模式数字全息显微定量相位测量装置，涉及全息测量装置，针对现有技术中测量装置功能单一的问题提出本方案。第一光源分别射入第一分束模块及第二分束模块，第二光源射入第一分束模块，然后共路至第二分束模块及第三分束模块；最后被相机捕获光信息。第二分束模块其中一路输入前置显微物镜和物镜转盘。优点在于，稳定性高，且去除了二次相位畸变。可以实现单波长下透射型和反射型样品、双波长下反射型样品的测量和分析。

Description

一种多模式数字全息显微定量相位测量装置

技术领域

本实用新型涉及全息测量装置，尤其涉及一种多模式数字全息显微定量相位测量装置。

背景技术

随着数字全息显微技术理论的不断完善，实际应用领域中对集成化数字全息显微系统的需求也是不断的增长，特别是光刻制造领域对微光学元件表征、MEMS器件表面形貌测量、材料表面度量分析、生命科学领域对生物细胞生化参数和动力学研究等等。目前从事商业化数字全息显微镜研发的机构中，LyneeTec公司推出的产品主要有单波长透射结构和反射结构、双波长反射结构、三波长反射结构。Tomocube公司推出的产品主要是单波长透射结构，应用到细胞层析成像。Phase Holographic Imaging公司推出的产品也聚焦在单波长透射结构。d'optron公司推出了无透镜小型化产品。曲伟娟博士团队研发了基于单个方形分束镜的单波长透射式共路系统，稳定性高。但是这些产品中都存在模式单一，只能针对特定一种模式结构的问题。若进行多模式的测量，用户需购买多台设备以测量不同类型样品。因此有必要设计一种多模式的数字全息显微系统。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种多模式数字全息显微定量相位测量装置，具备透射结构、反射结构、单波长测量、双波长测量的功能，以解决上述现有技术存在的问题。

本实用新型所述多模式数字全息显微定量相位测量装置，包括第一光源和第二光源，所述的第一光源分别通过第一光纤连接第一出光端口和通过第三光纤连接第三出光端口，所述的第二光源通过第二光纤连接第二出光端口；第一出光端口输出的光路经过第一会聚透镜后射入第一分束模块的第一输入侧，第二出光端口输出的光路经过第二会聚透镜后射入所述第一分束模块的第二输入侧，所述第一分束模块的输出侧将光路输入第二分束模块的第一输入侧；第三出光端口输出的光路依次经过第三会聚透镜、显微物镜和物镜转盘后输入第二分束模块的第二输入侧，第二分束模块的输出侧将光路同时输入第三分束模块的第一输入侧和第二输入侧；设置相机接收第三分束模块输出的所有光信号。

本实用新型多模式数字全息显微定量相位测量装置，其优点在于，集成了单波长透射结构、反射结构和双波长反射结构。利用第三分束模块实现共路离轴结构，物光和参考光经过了相同的路径。稳定性高，且去除了二次相位畸变。可以实现单波长下透射型和反射型样品、双波长下反射型样品的测量和分析。

附图说明

图1是本实用新型所述多模式数字全息显微定量相位测量装置的结构示意图。

附图标记：

L1-第一光源、L2-第二光源；

Line1-第一光纤、Line2-第二光纤、Line3-第三光纤；

J1-第一出光端口、J2-第二出光端口、J3-第三出光端口；

CL1-第一会聚透镜、CL2-第二会聚透镜、CL3-第三会聚透镜；

BS1-第一分束模块、BS2-第二分束模块、BS3-第三分束模块；

MO-显微物镜、OT-物镜转盘、CCD-相机；

S1-待测物体。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型所述多模式数字全息显微定量相位测量装置包括第一光源L1和第二光源L2，所述的第一光源L1分别通过第一光纤Line1连接第一出光端口J1和通过第三光纤Line3连接第三出光端口J3，所述的第二光源L2通过第二光纤Line2连接第二出光端口J2。第一出光端口J1输出的光路经过第一会聚透镜CL1后射入第一分束模块BS1的第一输入侧，第二出光端口J2输出的光路经过第二会聚透镜CL2后射入所述第一分束模块BS1的第二输入侧，所述第一分束模块BS1的输出侧将光路输入第二分束模块BS2的第一输入侧。第三出光端口J3输出的光路依次经过第三会聚透镜CL3、显微物镜MO和物镜转盘OT后输入第二分束模块BS2的第二输入侧，第二分束模块BS2的输出侧将光路同时输入第三分束模块BS3的第一输入侧和第二输入侧。设置相机CCD接收第三分束模块BS3输出的所有光信号。

第一光源L1和第二光源L2发出的光源波长不相同，波长的取值范围可以在600nm至740nm之间。第一分束模块BS1、第二分束模块BS2和第三分束模块BS3均为方形的分束镜，分光比均为50:50。其中第一分束模块BS1和第二分束模块BS2的型号为CM1-BS013-Thorlabs。第三分束模块BS3的型号为BS013-Thorlabs。显微物镜可以使用Olympus公司的平场消色差物镜。为了增加相机CCD中光斑的放大缩小功能，可以在第一分束模块BS1和第二分束模块BS2的光路中置入平凸透镜组。为了小型化设计，还可以将各汇聚透镜替换为光纤准直器。待测物体S1垂直光路放置于显微物镜MO和第三会聚透镜CL3之间。物镜转盘OT用于通过旋转方式调整光信息的相位。各分束模块可以是非偏振分束镜。

本实用新型所述多模式数字全息显微定量相位测量装置工作原理如下：

1、单波长透射结构及使用方法：关闭第一出光端口J1和第二光源L2，则第二分束模块BS2第一输入侧等于没有光路效果。启动第一光源L1和第三出光端口J3作为工作光源，波长取用633nm，从第三出光端口J3射出的光经过第三会聚透镜CL3成像照射到待测物体S1。然后通过显微物镜MO成像，放大的成像经过第三分束模块BS3分成两束物光，形成单波长透射结构。调节待测物体S1的相对位置，使其中一束物光中无待测物体区域作为参考光，而另一束物光中有待测物体区域作为信号光，实现干涉。干涉信号被相机CCD获取，完成单波长透射测量。

2、单波长反射结构及使用方法：关闭第一光源L1并开启第二光源L2第二出光端口J2作为工作光源，或者关闭第二光源L2和第三出光端口J3而开启第一光源L1和第一出光端口J1作为工作光源，波长取用640nm。工作光源射出的光经过对应的会聚透镜后，依次经过第一分束模块BS1、第二分束模块BS2、显微物镜MO并照射到待测物体S1上。在待测物体S1上反射回来承载物体信息的光再经过显微物镜MO成像放大。然后经过第三分束模块BS3分成两束物光，形成单波长反射结构。调节待测物体S1的相对位置，使其中一束物光中无待测物体区域作为参考光，而另一束物光中有待测物体区域作为信号光，实现干涉。干涉信号被相机CCD获取，完成单波长反射测量。

3、双波长反射结构及使用方法：开启第一光源L1及第一出光端口J1并关闭第三出光端口J3作为第一工作光源，波长取用640nm；开启第二光源L2和第二出光端口J2作为第二工作光源，波长取用660nm。第一和第二工作光源射出的光经过对应的会聚透镜后，同时射入第一分束模块BS1中进行共路，实现共路离轴结构。共路离轴结构输出光路的光涵盖两种不同波长，同时依次经过第一分束模块BS1、第二分束模块BS2、显微物镜MO并照射到待测物体S1上。在待测物体S1上反射回来承载物体信息的光再经过显微物镜MO成像放大。然后经过第三分束模块BS3分成两束物光，形成双波长反射结构。调节待测物体S1的相对位置，使其中一束物光中无待测物体区域作为参考光，而另一束物光中有待测物体区域作为信号光，实现干涉。干涉信号被相机CCD获取，完成双波长反射测量。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种多模式数字全息显微定量相位测量装置，其特征在于，包括第一光源(L1)和第二光源(L2)，所述的第一光源(L1)分别通过第一光纤(Line1)连接第一出光端口(J1)和通过第三光纤(Line3)连接第三出光端口(J3)，所述的第二光源(L2)通过第二光纤(Line2)连接第二出光端口(J2)；第一出光端口(J1)输出的光路经过第一会聚透镜(CL1)后射入第一分束模块(BS1)的第一输入侧，第二出光端口(J2)输出的光路经过第二会聚透镜(CL2)后射入所述第一分束模块(BS1)的第二输入侧，所述第一分束模块(BS1)的输出侧将光路输入第二分束模块(BS2)的第一输入侧；第三出光端口(J3)输出的光路依次经过第三会聚透镜(CL3)、显微物镜(MO)和物镜转盘(OT)后输入第二分束模块(BS2)的第二输入侧，第二分束模块(BS2)的输出侧将光路同时输入第三分束模块(BS3)的第一输入侧和第二输入侧；设置相机(CCD)接收第三分束模块(BS3)输出的所有光信号。

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