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原文传递光源分段的三步移相去除光学相干层析复共轭镜像系统

专利名称：	光源分段的三步移相去除光学相干层析复共轭镜像系统
摘要：	本发明涉及一种光源分段的三步移相去除光学相干层析复共轭镜像系统。包括钨卤素灯光源模块，用于发射钨卤素灯点光源，以检测待测样品；迈克尔逊干涉仪模块，包括凸透镜、第一柱透镜、第二柱透镜、分光镜、参考镜；二维光谱仪模块，包括反射式光栅、第三柱透镜、面阵CCD相机；移相器模块，为由可编程式直流电压源控制的压电陶瓷；计算机，用于对二维干涉条纹图像采集、移相器模块进行控制；图像处理软件模块，用于对所述的条纹图像信号进行处理，获得待测样品结构信息或表面轮廓信息以完成成像目的。本发明系统可以有效降低多色误差影响，极大地提高复共轭镜像抑制效果，有效去除了频域光学相干层析成像存在的复共轭镜像干扰，将光学相干层析系统的探测深度提高一倍。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	福建;35
申请人：	福州大学
发明人：	钟舜聪;方波;张秋坤;林杰文;陈伟强
专利状态：	有效
申请日期：	2018-12-25T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-03T00:00:00+0800
申请号：	CN201811588023.3
公开号：	CN109709037A
代理机构：	福州元创专利商标代理有限公司
代理人：	蔡学俊
分类号：	G01N21/01(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	350108 福建省福州市闽侯县上街镇福州大学城学院路2号福州大学新区
主权项：	1.一种光源分段的三步移相去除光学相干层析复共轭镜像系统，其特征在于，包括：钨卤素灯光源模块，用于发射钨卤素灯点光源，以检测待测样品；迈克尔逊干涉仪模块，包括凸透镜、第一柱透镜、第二柱透镜、分光镜、参考镜，凸透镜将钨卤素灯光源模块发射的点光源准直为平行光束，第一柱透镜将平行光束聚焦为焦线，而后由分光镜将第一柱透镜出射的光束分束为强度相等的两束光线，一束作为参考光汇聚于参考镜，另一束作为探测光汇聚于安装在待测样品安装架上的待测样品表面，两束光经反射至分光镜后重合发生干涉，并经第二柱透镜出射；二维光谱仪模块，包括反射式光栅、第三柱透镜、面阵CCD相机，经第二柱透镜出射的干涉光束经反射式光栅按波长在空间分光后由第三柱透镜汇聚成干涉谱线，由面阵CCD相机采集获得二维干涉光谱条纹；移相器模块，为由可编程式直流电压源控制的压电陶瓷，所述参考镜安装于所述压电陶瓷上，通过可编程式直流电压源对压电陶瓷输入不同的电压，驱动压电陶瓷实现纳米量级位移；计算机，用于对二维干涉条纹图像采集、移相器模块进行控制，并对传输到计算机的条纹图像信号进行存储和处理；所述计算机安装有图像处理软件模块，用于对所述的条纹图像信号进行处理，包括滤波、移相、复数信号重构、快速傅里叶变换，获得待测样品结构信息或表面轮廓信息以完成成像目的。 2.根据权利要求1所述的光源分段的三步移相去除光学相干层析复共轭镜像系统，其特征在于，还包括一设置于第二柱透镜与反射式光栅之间的反射镜，以将第二柱透镜出射的干涉光束反射至反射式光栅。 3.根据权利要求1所述的光源分段的三步移相去除光学相干层析复共轭镜像系统，其特征在于，所述移相器模块移相时将钨卤素灯光源模块发射的宽带光源的光谱按带宽分成多个窄带宽光源的组合，对每一个窄带宽光源，采用三步移相法分别获得对应的窄带宽波段内重构的复数干涉光谱信号；而后对分段重构后的复数干涉光谱信号进行快速傅里叶变换。 4.根据权利要求3所述的光源分段的三步移相去除光学相干层析复共轭镜像系统，其特征在于，所述将钨卤素灯光源模块发射的宽带光源的光谱按带宽分成多个窄带宽光源的组合的分段方式包括二分段、四分段、八分段、十六分段。 5.根据权利要求3所述的光源分段的三步移相去除光学相干层析复共轭镜像系统，其特征在于，所述将钨卤素灯光源模块发射的宽带光源的光谱按带宽分成多个窄带宽光源的组合，对每一个窄带宽光源，采用三步移相法分别获得对应的窄带宽波段内重构的复数干涉光谱信号；而后对分段重构后的复数干涉光谱信号进行快速傅里叶变换，具体实现方式如下：面阵CCD相机采集的干涉光谱信号中直流项信号\|Ir(k,y)\|2及互干涉项\|Is(k,y)\|2不受光程差影响，干涉光谱信号可以表示为： I(k,y)＝\|Ir(k,y)\|2+\|Is(k,y)\|2+2\|Ir(k,y)\|\|Is(k,y)\|cos(φ(k,y)) 其中，k为波数，y为探测焦线上检测点的竖向位置坐标，φ(k,y)为参考光与样品光相位角；进一步，干涉光谱信号可以写为：其中，I0(k,y)为直流项信号\|Ir(k,y)\|2及互干涉项\|Is(k,y)\|2之和，A(k,y)为二维干涉光谱不同波长光强，为二维干涉光谱不同波长相位；对各窄带宽光源的组合，通过可编程式直流电压源对压电陶瓷输入不同的电压，驱动压电陶瓷实现定步距位移，获得三组不同相位差的干涉光谱，分别以三步移相法分段重构复数形式的光谱信号从而去除成像信号中的复共轭镜像信号；当参考镜和待测样品的光程差发生变化时就可以得到一个相位差，通过控制可编程式直流电压源驱动压电陶瓷实现特点的位移变化，引入光程差后就可以得到相位差固定的三幅干涉光谱I1(k)、I2(k)、I3(k)，由此分段求解出二维干涉光谱不同波长光强和相位；光强表达式为：其中，φ(k,y)为二维干涉光谱移相的相位差；求解上式得二维干涉光谱不同波长光强和相位：由此分段重构出复数形式的的二维干涉光谱信号，对分段求解获得的二维复数干涉信号进行傅里叶变换即可获得共轭镜像抑制比高的消除镜像的待测样品实际结构层析图或者表面轮廓图信息。
所属类别：	发明专利