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阱。另外,通过SLM可以产生多个阱域2,3),实现多粒子的操控,并且还可用于微粒间相 互作用力的测量。值得一提的是,利用SLM可将基模Gaussian光束转换成Laguerre- Gaussian光束,由于Laguerre-Gaussian具有轨道角动量,可以实现对微粒的旋转操 控,该研究引起了广泛的兴趣4)。 图2 Twin光阱全息光镊装置 microscope objective=显微物镜 Object plane=物平面 螺旋位相相衬成像 在光学显微镜中,暗场或相衬方法常被用来提高物体成像的对比度。实质上,这些方 法都可看作是傅立叶平面上的光学滤波。类似于微分干涉相差显微技术,螺旋位相相衬法 也是利用对相移的敏感性来提高成像的清晰度,特别是边缘。由于光束的对称性,还可以 对各向均匀介质物体成像进行对比增强。并且,较传统相差显微成像,边缘对比度要提高 几个量级。如图3,Severin.F等采用了Holoeye 3000反射型SLM,分辨率1920× 1080,像元大小10um。通过它产生闪耀光栅执行滤波处理5)。这里,进行螺旋相位滤波 的全息光栅,中心有一个分叉,对应于位相不连续奇点。 图3 螺旋位相光束在成像中用于提高边缘对比度的实验装置 Laser diode=激光二极管,Sample stage=样品台,Objective=物镜,Mirror= 反射镜, Microscope=显微镜,Relay lenses=中继镜,camera=相机 图4 相位物体的对比增强。A-C为明场成像,B-D为螺旋位相滤波成像 飞秒脉冲整形 飞秒脉冲整形的基本原理是频域和时域是互为傅里叶变换的,所需要的输出波形可由 滤波实现。图5是脉冲整形的基本装置6),它是由衍射光栅、透镜和脉冲整形模板组成的4f 系统。超短激光脉冲照射到光栅和透镜上被色散成各个光频成份。在两透镜的中间位置上 插入一块空间模式的模板或可编程的空间光调制器,目的是调制空间色散的各光频成份的 振幅和位相遥,光栅和透镜看作是零色散脉冲压缩结构。超短脉冲中的各光频成份由第一 个衍射光栅角色散,然后在第一个透镜的焦平面聚焦成一个小的、衍射有限的光斑。这里 的各光频成份在一维方向上空间分离,在光栅上从不同角度散开,在第一个透镜的后焦平 面上进行了空间分离,第一个透镜实现了一次傅里叶变换。第二个透镜和光栅把这些分离 的所有频率成份重新组合,这样就得到了一个整形输出脉冲,这个输出脉冲的形状由光谱 面上模板的模式给出。 这里,E.Frumker 等只使用了一个透镜和光栅进行脉冲整形。其中,SLM 为Holoeye HEO 1080P,承受功率密度可大于2W/cm2。在制冷的状态下,可进一步提高光功率。 图5 飞秒脉冲整形实验光路图 FL=聚焦透镜,M1,M2=反射镜,G=光栅,SM=扫描镜,L1,L2=透镜 自适应光学 自适应光学技术,是一种能够实时校正光学系统随机误差并使系统始终保持良好工作 性能的新技术,早期在天文观测中是用来修复大气湍流等因素对光波波前的扭曲,通过动 态地对波前误差的实时探测-控制-校正,来改善成像质量。目前,在眼底视网膜成像、大 视场显微成像等方面也得到应用。自适应光学系统中,关键部件是哈特曼波前传感器与变 形镜7)或空间光调制器(图6)。 另外,SLM还可用来模拟大气扰动,为实验室里研究大气中光学成像提供有力支持 8)。 图6 光波前闭环控制示意图 |
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