近期，中科院上海光機(jī)所高功率激光物理聯(lián)合實驗室利用古希臘梯子光子篩的徑向剪切特性，實現(xiàn)了全視場微分干涉相襯成像。相關(guān)成果以“Full-field differential interference contrast imaging with radial-shearing Greek-ladder sieves”為題發(fā)表于Optics and Lasers in Engineering。

傳統(tǒng)的微分干涉相襯成像具有方向性選擇，主要歸因于分區(qū)設(shè)計導(dǎo)致的局域成像。課題組基于前期光子篩的工作基礎(chǔ)，構(gòu)造出了小程差的古希臘梯子光子篩，通過徑向剪切干涉效應(yīng)實現(xiàn)了全視場微分干涉相襯成像。圖1是全視場微分干涉相襯成像的實驗光路，圖2是相位型分辨率板在532nm激光照明下的實驗結(jié)果，五組四級（對應(yīng)空間分辨率11微米）清晰地呈現(xiàn)浮雕像。該項成像技術(shù)對于高功率激光系統(tǒng)中的位相型損傷點的在線實時監(jiān)控具有潛在應(yīng)用前景，為激光系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供支撐保障。

古希臘梯子光子篩作為一類功能型衍射元件，可用于生成結(jié)構(gòu)光陣列。將其轉(zhuǎn)換成高衍射效率的位相型渦旋光柵，經(jīng)像傳遞后與Walsh調(diào)制場發(fā)生干涉（見圖3）。最后使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（見圖4）從干涉圖直接提取渦旋光柵的結(jié)構(gòu)特征，如旋向、拓?fù)浜珊头轿唤�，其預(yù)測準(zhǔn)確度優(yōu)于95％。相關(guān)成果以“Feature recognition of a 2D array vortex interferogram using a convolutional neural network”為題發(fā)表于Applied Optics。該方法對于陣列結(jié)構(gòu)光的特征檢測具有廣泛的參考意義。

圖1. 全視場微分干涉相襯成像實驗光路

圖2. 相位型分辨率板的全視場微分干涉相襯成像實驗結(jié)果

圖3. 渦旋陣列與Walsh調(diào)制場的干涉圖

圖4. 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提取渦旋陣列的結(jié)構(gòu)特征

相關(guān)研究得到了國家自然科學(xué)基金、中科院先導(dǎo)A和國家重點研發(fā)計劃的支持。

相關(guān)鏈接：1.https://doi.org/10.1016/j.optlaseng.2022.107138 2.https://doi.org/10.1364/AO.471045