微电子、光通讯技术的飞速发展,使得微加工技术和微光学器件的应用越来越广泛。微光学器件的面形误差、表面粗糙度等技术指标对微纳光学元件乃至整个光学系统的性能都将产生很大的影响,所以对微纳元件的三维面形进行量化测量已成为微光学元件和微纳系统发展的一个关键技术问题。随着计算机数字处理技术和光学成像技术的不断发展,计算光学成像技术在近几年已经逐渐成为人们关注的焦点,为了解决光技术中的相位信息获取困难、零级像、共轭像干扰等问题,WIMI微美全息(NASDAQ:WIMI)利用相干光成像理论的分析,结合数字全息技术,开发了WIMI数字全息显微镜系统用以解决上述问题,该系统将主要应用于微纳元件的三维面形检测领域。

该系统采用数字全息角谱重构算法,可以得到光学部件表面划痕的位相位分布,并利用扫描和拼接技术对整个区域进行检测。在WIMI数字全息显微镜系统装置的基础上,加入三维精密的扫描元件,对其进行表面划痕的测量,并将其拼接到整个全息立体图像中,使系统可以对物体的探测区域进行完整三维形貌成像。

采用电荷耦合装置(CCD)取代传统的全息记录,采用角度算法模拟光学的衍射过程,对其进行数值仿真,再现原物的光场的波阵面分布,使其实现全息记录、存储、传输和再现全过程数字化,达到微纳精度要求,具有全视场、非接触、无损等优点。



WIMI数字全息显微镜系统是使用全息原理生产实时高分辨率的三维数字图像。全息图像是通过参照光与物体光线的干扰而产生的,然后通过全息摄像机将其记录并传送到计算机上进行实时的数字重构。在这个过程中,一幅全息影像的采集和重构,只需要数微秒的时间。然后,由系统专用的数据采集和分析软件将得到的目标全息图进行分析,生成:

光强图:提供与传统显微镜一样对比度的图像

相位图:提供量化数值,对被测物体进行精确三维测量

通过在反射式数字全息,相位图以亚纳米精度揭示了被测物体的表面光强图形貌。在透射式数字全息中,相位图则展示了被测透明样品的相移信息,而这些数值对于特别是生物样品来说提供了重要的量化信息。这种多样的数字全息的方法为视频和计算显微图像水平提高了精密度,但WIMI微美全息(NASDAQ:WIMI)还需要在光学显微镜中调整各种光学参数,包括调整光学相差、数字图像聚焦、图像倾斜调整以及消除环境扰动等。

WIMI数字全息显微镜系统为微光学元件的三维面形检测提供了一种全视场、无损的快速定量检测方法,后期通过进一步数据精度的分析和多种样品的实验研究,该希望有望用于微纳元件的前期加工、优化和后续的质量评估。


追加内容

本文作者可以追加内容哦 !