超强激光科学卓越创新简报

(第三百零五期)

2022年9月20日

上海光机所在全视场微分干涉相衬成像方面取得进展

　　近期，中科院上海光机所高功率激光物理联合实验室利用古希腊梯子光子筛的径向剪切特性，实现了全视场微分干涉相衬成像。相关成果以“Full-field differential interference contrast imaging with radial-shearing Greek-ladder sieves”为题发表于Optics and Lasers in Engineering。

　　传统的微分干涉相衬成像具有方向性选择，主要归因于分区设计导致的局域成像。课题组基于前期光子筛的工作基础，构造出了小程差的古希腊梯子光子筛，通过径向剪切干涉效应实现了全视场微分干涉相衬成像。图1是全视场微分干涉相衬成像的实验光路，图2是相位型分辨率板在532nm激光照明下的实验结果，五组四级（对应空间分辨率11微米）清晰地呈现浮雕像。该项成像技术对于高功率激光系统中的位相型损伤点的在线实时监控具有潜在应用前景，为激光系统的安全稳定运行提供支撑保障。

　　古希腊梯子光子筛作为一类功能型衍射元件，可用于生成结构光阵列。将其转换成高衍射效率的位相型涡旋光栅，经像传递后与Walsh调制场发生干涉（见图3）。最后使用卷积神经网络（见图4）从干涉图直接提取涡旋光栅的结构特征，如旋向、拓扑荷和方位角，其预测准确度优于95％。相关成果以“Feature recognition of a 2D array vortex interferogram using a convolutional neural network”为题发表于Applied Optics。该方法对于阵列结构光的特征检测具有广泛的参考意义。

　　相关研究得到了国家自然科学基金、中科院先导A和国家重点研发计划的支持。

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图1 全视场微分干涉相衬成像实验光路

图2 相位型分辨率板的全视场微分干涉相衬成像实验结果

图3 涡旋阵列与Walsh调制场的干涉图

图4 卷积神经网络提取涡旋阵列的结构特征