【摘要】：二次扭曲光柵是能夠在不同衍射級產(chǎn)生不同焦距的光柵,也可以看成是多焦點透鏡。它已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在多平面成像、流體測速、粒子追蹤等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的三維物體成像方法需要進行機械掃描,而基于二次扭曲光柵的多平面成像方法可以在一次曝光中獲得多個平面的圖像。因此,該方法具有實時性強、效率高的特點。本論文將從理論分析入手,研究二次扭曲光柵的優(yōu)化設(shè)計以及在粒子測速、多粒子相位校正中的應(yīng)用。本文首先從理論上分析了二次扭曲光柵的成像原理。討論了二次扭曲光柵和透鏡以不同的距離組合用于多平面成像時,系統(tǒng)放大率的變化。通過理論和實驗證明了當二次扭曲光柵和透鏡的間距等于透鏡的焦距時,可以使每個成像平面保持相同的放大率,更適合應(yīng)用于多平面成像。其次,研究了基于二次扭曲光柵實現(xiàn)不等間距成像的基本原理。從理論上分析了實現(xiàn)不等間距同時成像的方法,并推導(dǎo)出不同層面間距的公式。提出了一種二次扭曲光柵和偏振復(fù)用相結(jié)合的成像光路系統(tǒng),用于實現(xiàn)不等間距成像。實驗分別對尺寸較大的和微小的靜態(tài)樣品進行非等間距成像,證明了該技術(shù)可以對5個前后距離不等的字母透明片同時成像,將成像透鏡換成了顯微物鏡后,可對固定在瓊脂中的酵母菌進行多平面成像。將酵母菌和培養(yǎng)液共同導(dǎo)入微流管作為動態(tài)樣品成像,并利用記錄到的結(jié)果對酵母菌的運動速度進行計算,體現(xiàn)了該系統(tǒng)的強實時性。同時,為了更加靈活地實現(xiàn)不等間距成像,基于閃耀型二次扭曲光柵和扇形分域板設(shè)計了一種特殊的光柵,這種光柵可以實現(xiàn)四個方向衍射級的自由調(diào)控,每一個衍射級的焦距都可以獨立調(diào)制。最后,比較了不同結(jié)構(gòu)光束照明下的不等間距成像效果。通過數(shù)值模擬貝塞爾光束的光強分布和傳播過程,分析了貝塞爾光束的無衍射和自修復(fù)的特性。實驗中,分別將貝塞爾光束和高斯光束作為照明光源實現(xiàn)多平面成像,對其成像結(jié)果進行分析比較,表明基于貝塞爾光束照明的多平面成像可以減少背景噪聲,提高成像質(zhì)量。由于在動態(tài)樣品的實驗中微流管會產(chǎn)生一個附加相位,使得被成像樣品的相位產(chǎn)生了一定程度的變形,通過數(shù)字全息的方法可以去除這個附加相位,進一步恢復(fù)出酵母菌本身的相位分布。
【學(xué)位授予單位】：南京師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O439;TH74
【圖文】：

ａ逡逑式中，ｄ為光柵周期，ｍ為衍射級次，；Ｉ為波長，l捨冢碭鲅萇浼兜難萇溴義轄�。结嘿t跡玻焙褪劍ǎ玻保┘撲憧傻茫礁鲇繕涔獠ǖ墓獬趟礤義鮮鏡南嘁拼笮∥哄義希掊澹桑睿恚櫻義希恚藉澹溴危ǎ玻玻╁義嫌捎諂脹ǖ墓庹ぴ詿怪庇誑灘鄣姆較蠆桓齟砦瘓涂梢允鉤鏨涔獠ㄐ緯懾義弦桓魷嘁�，因此哉~脹ǖ墓庹し匠湯錈婕尤胍桓齠我莆幌罹涂梢愿謀涿懇桓鲅苠義仙浼兜某鏨涔獬�。壤_跡玻澹菜荊頤嵌ㄒ逡桓觶唬悖擼芽ǘ晗擔崠怪庇阱義瞎庹た灘鄯較潁種崞叫杏詮庹た灘鄯較潁聞で庹っ懇桓鲅萇浼兜南嘁票礤義鮮疚郟矗玻藎哄義希�、２ＡP潁恚粒ǎ�，ｙ）辶x

本文編號：2783784