上海光機所在全視場微分干涉相襯成像方面取得進展

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

傳統的微分干涉相襯成像具有方向性選擇，主要歸因于分區設計導致的局域成像。課題組基于前期光子篩的工作基礎，構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實現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果，五組四級（對應空間分辨率11微米）清晰地呈現浮雕像。該項成像技術對于高功率激光系統中的位相型損傷點的在線實時監控具有潛在應用前景，為激光系統的安全穩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，可用于生成結構光陣列。將其轉換成高衍射效率的位相型渦旋光柵，經像傳遞后與Walsh調制場發生干涉（見圖3）。最后使用卷積神經網絡（見圖4）從干涉圖直接提取渦旋光柵的結構特征，如旋向、拓撲荷和方位角，其預測準確度優于95％。相關成果以“Feature recognition of a 2D array vortex interferogram using a convolutional neural network”為題發表于Applied Optics。該方法對于陣列結構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果

圖3. 渦旋陣列與Walsh調制場的干涉圖

圖4. 卷積神經網絡提取渦旋陣列的結構特征

相關研究得到了國家自然科學基金、中科院先導A和國家重點研發計劃的支持。

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