Фурье-спектрометр как система голографического изображения микрообъектов

С. Г. КАЛЕНКОВ, Г. С. КАЛЕНКОВ, А. Е. ШТАНЬКО1

Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)

1Московский государственный технологический университет «СТАНКИН»

ФУРЬЕ-СПЕКТРОМЕТР КАК СИСТЕМА ГОЛОГРАФИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ МИКРООБЪЕКТОВ

Предложен новый метод получения изображений микрообъектов путем обработки цифровых интерферограмм, зарегистрированных с помощью модифицированного фурье-спектрометра. Описан процесс формирования интерферограмм, отображающих пространственные характеристики микрообъекта. Обсуждаются требования к ширине спектра излучения источника для передачи пространственной структуры объекта. Приведены результаты эксперимента по записи изображения микрообъекта в белом свете.

Фурье-спектрометр является интерференционным прибором, который, по мнению авторов, может предоставить интересные возможности для создания изображающей оптической системы. В настоящей работе исследуется возможность получения изображения микрообъектов с помощью фурье-спектрометра. В наших работах [1, 2] было рассмотрено применения метода фазовых шагов для получения цифрового голографического изображения микрообъектов, но для когерентного излучения. Особенность предлагаемого метода голографической записи состоит в том, что для регистрации голограммы микрообъектов используется низкокогерентный источник света. В отличие от обычного фурье-спектрометра, в данном случае мы используем вместо точечного фотоприемника ПЗС-матрицу для регистрации всей интерференционной картины, так что в каждом пикселе ПЗС-матрицы регистрируется своя интерферограмма, которая несет информацию о пространственных характеристиках объекта.

Показано, что комплексная амплитуда объектного поля в плоскости регистрации (на ПЗС-матрице) определяется выражением:

,

где – волновое число или спектральная частота излучения источника (λ – длина волны), ∆σ – величина спектрального окна освещающего излучения, – плотность излучения на частоте σ, – интерферограмма в точке θ ПЗС матрицы, δ – расстояние подвижного зеркала от положения нулевой разности хода. Показано также, что пространственное распределение объекта получается обратным фурье-преобразованием функции . Возможность отображения пространственных характеристик объекта на основе метода фурье-спектроскопии была подтверждена нами экспериментально [3]. На рис. 1 представлены амплитудное и фазовое распределение поля в плоскости объекта для λ = 532 нм.

Рис.1. Амплитудное (слева) и фазовое (справа) распределения поля в плоскости объекта (щель) для λ = 532 нм

Список литературы

1. Vlasov N. G., Kalenkov S. G., Krilov D. V., Shtanko A. E. Non-lens digital microscopy. Proc. SPIE. 2005. V.5821. P.158-163.

2. Каленков С. Г., Власов Н. Г., Крылов Д. В., Штанько  цифровая микроскопия. Естественные и технические науки. 2004 .T.3. №12. С.117-120.

3. Каленков С. Г., Каленков  -спектрометр, как система голографического изображения микрообъектов в низкокогерентном свете. Измерительная техника. 2012. №11. С.21-25.