生物组织的太赫兹数字全息成像

太赫兹辐射具有低光子能量和较高的透射性,并对水分子等极性物质反应敏感,因此太赫兹数字全息成像法可以快速准确地获取生物组织信息。本文利用太赫兹数字全息成像系统对猪肉和羊肉组织切片进行测量,采用菲涅耳反衍射方法对实验结果进行优化,选取0.9THz分量的振幅图像进行分析。通过计算组织的吸光度获取0.9THz吸光度图像。实验结果显示,肌肉组织的吸光度均在8cm~(-1)以上,脂肪组织的吸光度不超过4cm~(-1)。采用主成分分析方法获得吸光度得分图并进行重建,从重建结果中可以清晰区分生物组织的不同区域。由此表明,太赫兹数字全息成像技术能够直接获取生物组织的二维信息,探测时间短、效率高,在生物检测领域具有广阔的应用前景。     

中空双螺旋微机器人的飞秒激光动态全息高效加工

为了实现微机器人的快速批量制造,提出一种飞秒贝塞尔光束叠加干涉方法生成带侧瓣的环形光场,并结合动态全息加工术实现了中空螺旋微机器人的高效制造。对根据贝塞尔传输函数生成的贝塞尔全息图进行叠加,并对产生的光场进行仿真和实验测量。利用叠加的全息图加工得到具有不同侧瓣数目(2～4)的环形结构,分析了两种不同参数对侧瓣宽度和圆环直径的影响。通过引入动态全息加工方法,实现了中空双螺旋微机器人的高效快速加工,微机器人宽为25μm、长度为100μm。最后,利用旋转磁场驱动微机器人在微流体环境实现运动。实验表明,加工单个微机器人仅需6 s,旋转磁场下微机器人在7 s内沿直线前进400μm。该动态全息方法能够快速制备出中空双螺旋微机器人并实现无线磁驱动,为批量制造具有运载能力的磁驱微机器人提供了一种新的途径。     

水凝胶支架的飞秒激光全息加工

为了实现以水凝胶为材料的细胞支架快速加工,将计算全息法引入传统的飞秒激光双光子加工中,并对全息图的生成方法和全息图对加工结构的影响进行了研究。首先,根据贝塞尔光波动方程和其透射函数生成贝塞尔光束全息图,分析两种参数对环形结构大小和质量的影响。然后利用生成的全息图加工得到壁厚800nm、直径为8~15μm不等的水凝胶(PEGDA)圆管结构。最后,实现了基于圆管道的水凝胶细胞支架高效快速加工,支架中圆管道壁厚800nm、直径为8μm。本文首次将飞秒激光全息加工技术应用于水凝胶三维支架加工,解决了飞秒激光单点加工效率的问题。该技术在生物医学中具有广阔的应用前景。     

大视场线扫描共聚焦全息显微成像

传统显微成像一般记录样本的强度信息,对于半透明或相位组织成像对比度较差.为实现相位组织非荧光标记成像,采用线扫描共聚焦全息成像方法,在线扫描共聚焦成像的基础上增加一路参考光,在共聚焦狭缝处形成离轴像面数字全息,通过控制样本的移动实现对样本的扫描,将获得的干涉线合成为二维全息图,通过频域滤波的方式获得振幅与相位分布,采用...     

Offner成像光谱仪的消像差技术

介绍了基于同心结构的Offner成像光谱仪光学系统的工作原理、结构特点及优势,综述了Offner型成像光谱仪在国内外的研究进展。较详细地介绍了国内外目前常用的三种消像差方式,即通过改变光学元件装调结构实现消像差,基于单光栅像差理论的解析方法进行消像差以及通过设计凸面全息光栅来提高光谱图像的分辨率。文中总结了Offner成像光谱仪存在的关键问题及发展趋势,强调该系统需要解决的问题的是消除系统像差,提高系统光谱分辨率、空间分辨率和对弱信号的探测能力,其发展方向为更高的分辨率和探测能力以及系统的小型化和轻量化。基于对Offner成像光谱仪的研究,文中提出了一种从凸面全息光栅与光谱仪一体化设计的角度进行消像差的思路。     

全息动平衡技术:原理与实践

分析全息谱技术应用于动平衡领域的可能性与优势。首镒介绍了全息动平衡方法的基本概念,如试重椭圆,初相点和移相椭圆等;提出基于三维全息谱的力,力偶分解全息平衡方法,并与现行的方法比较;最后指出全息动平衡技术是转子动平衡的一种有效方法。     

单光束真彩色彩虹全息技术

提出单光束拍摄真彩色彩虹全息图的方法。实验证明该系统是简单实用的。     

基于加密傅里叶变换全息印刷防伪技术研究

在研究双随机相位数据加密技术的基础上,结合印刷技术和全息技术的特点,提出了一种基于傅里叶变换印刷全息标识防伪方法。该方法将二值认证图像经过输入面和频谱面上双随机相位加密模板调制生成的物光,与参考光叠加生成加密的傅里叶变换全息图,该全息图可生成印刷全息防伪标识。通过打印和扫描实验验证了加密的傅里叶变换全息标识,可以通过数字印刷技术印制在证件等印刷品上作为防伪标识,具有重要的实用意义。     

飞秒激光全息并行加工中的多焦点均一性

为了提高飞秒激光加工的效率和灵活性,设计了一套飞秒激光全息并行加工系统,并对该系统中加载计算全息图(CGH)生成的多焦点均一性和空间位置分布的关系进行了研究.首先,将空间光调制器(SLM)引入飞秒激光加工光路;然后,采用GS(Gerchberg-Saxton)算法设计了直线型和三角型分布的三焦点阵列.最后,通过数值仿真和实验研究比较了用两种不同空间分布的焦点列阵设计的全息图对均一性的影响.结果表明,在焦点阵列间距较小的情况下,直线型分布设计的焦点阵列不易获得好的均一性,三焦点U仅有79％;而用三角型分布焦点阵列设计时,可以获得很好的均一性,三焦点U约等于100％.实验数据表明,三角形分布的三焦点可以实现高质量的并行加工,加工的半球状微结构阵列具有微透镜阵列的功能.     

数字全息技术测量大气微粒场的研究

记录光路采用Mach-Zender干涉法,CCD作为记录介质,以数字的形式记录了微粒场的离轴菲涅耳数字全息图,利用Fresnel-Kirchhoff衍射积分数字再现出了微粒场的复振幅分布。通过对尺寸39μm大小标准粒子场的记录再现,分析确定了准确检测出标准再现粒子数量的灰阶阈值范围和面积阈值范围。以检测出标准粒子的阈值范围为基准,在相同测量条件下,对采样大气微粒场进行再现检测,准确检测出了不同再现截面上尺寸大小接近39μm及大于39μm的聚焦粒子的数量,并采用多截面再现平均测量法估算测量了采样大气微粒场中微粒的数量及浓度。     

全息学中计算机图像处理技术的应用研究

全息技术是物理学中的重大发现,随着计算机技术和相关设备的完备,数字全息术的研究应用得以飞速发展.CCD和计算机图像处理技术为全息技术的两个重要部分.本文将着重从计算机应用方面阐述图像处理技术在全息学的应用.     

全息技术看人体透明如“水母”

如果人类的皮肤也像水母一样是透明的,那么观测癌症等疾病可能会容易得多。科学家的一项最新研究,开发出了一种能够看穿人体的新方法。     

大视场主动光学成像系统的成像研究

从主动光学成像系统的照明模型出发,研究了大视场情况下目标和景物的成像性质,分析了传输介质对照明和成像光束的衰减作用,得出了光学成像系统像面照度的计算公式,并对其衬比传递特性和视场大小对成像的影响进行了详细的分析,得出了小视场近似的条件,其结果可用于主动光学成像系统的设计、图像分析和目标识别.     

基于飞秒激光双光子的微齿轮加工技术研究

针对传统加工方法很难实现微机电系统(Micro electromechanical systems,MEMS)零部件高质量加工的问题,在微细加工技术研究基础上,提出采用飞秒激光双光子聚合加工技术加工标准渐开线微齿轮的方法.采用钛蓝宝石激光器自行搭建的飞秒激光双光子加工系统,能够输出波长为800 nm的飞秒激光用于双光子聚合加工,利用AutoCAD软件设计标准渐开线微齿轮,通过理论和试验两种方法研究激光功率与单个固化点尺寸之间的关系,进而研究扫描步距与加工精度和表面粗糙度之间的关系,结果表明,激光功率越小,加工分辨率越高;扫描步距越小,加工变形越大,但表面质量提高.采用优化后的加工工艺参数加工出高质量的标准渐开线微齿轮,其表面粗糙度Ra27.66 nm.因此,飞秒激光双光子加工技术能够为微齿轮或其他MEMS零部件的加工提供一条有效途径.     

基于球壳聚焦阵列的超声成像检测技术研究

为提高超声成像对比度和分辨力,研究了一种利用球壳聚焦阵列进行目标散射成像的方法。球壳聚焦阵列中的部分阵元发射聚焦声波,声波作用于目标后发生散射,回波被余下的阵元所接收,阵列中的发射阵元和接收阵元随机选择,以达到抑制旁瓣的作用。借助三维自动扫描机构,可获得聚焦波束沿被测物体表面的散射回波强度,从而实现对目标的成像。计算机仿真结果表明,球壳聚焦阵列可减小主瓣宽度,并有效降低聚焦波束旁瓣。水池实验结果表明,基于该阵列的散射成像方法具有亚毫米级的成像分辨力,能够获得较高对比度的图像。     

多模光纤在全息显微技术中的应用

本文发展了一种将多模光纤技术应用到全息显微镜中的新的全息显微方法。本方法不仅抑制了再现象的噪声,改善了全息显微象质,同时使全息显微系统中的光学元件数目大大减少,使仪器操作简单,灵活性大,可以记录具有深度信息的显微物体。     

多重计算全息水印技术

为了增强水印安全性,用三维物体作为水印信息嵌入载体,提出了一种基于层析法的多重计算全息数字水印技术.该方法用层析技术得到三维物体的菲涅尔(Fresnel)全息图;利用Arnold变换对全息图进行置乱加密,置乱后的图像作为待嵌入水印;选择离散余弦变换(DCT)作为嵌入与提取算法;将Arnold变换次数与三维物体每层的衍射距离作为加密密钥.数字仿真与实验结果显示,当密钥正确时,从水印中提取的全息图的再现结果与直接再现全息图的结果一致,可以再现出三维物体相应层次的信息;密钥错误时,从水印中提取的全息图的再现结果无法识别,水印提取失败.实验结果证明了水印嵌入及提取算法的正确性,表明提出的方法可以实现水印信息的立体化和多重化,具有较高的安全性和易于实现等优点.     

飞秒激光照相机可侧面取像在生物成像、探测和搜救领域将有广泛应用

<正>据美国物理学家组织网11月17日报道,美国麻省理工科学家最近研制出一种照相机,能拍摄到来自非正面的目标。这种照相机安装了一个飞秒激光器,当其发出的极短暂光脉冲被某个物体(比如门或镜子)反射后,可在光线返回之前拍摄第二个目标图像,然后利用数学算法将这些像素信息重建,就能获得