上海光機(jī)所高功率激光物理聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室朱健強(qiáng)研究員團(tuán)隊(duì)利用費(fèi)馬螺旋透鏡產(chǎn)生的渦旋參考光與被測(cè)物體的多重復(fù)制像進(jìn)行干涉記錄，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了單次曝光相移數(shù)字全息成像，相關(guān)技術(shù)方案在可見光波段進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 

　　渦旋光是一類等相位面為螺旋狀的光場(chǎng)，光束中的每個(gè)光子攜帶有軌道角動(dòng)量。這種特性可用于粒子旋轉(zhuǎn)、光鑷以及光學(xué)信息編碼等方面。此外，光學(xué)干涉測(cè)量作為一類高精度的測(cè)量手段，具有非接觸、非介入、快速、全場(chǎng)和三維成像的特點(diǎn)，而相移干涉測(cè)量是光學(xué)干涉測(cè)量中的重要技術(shù)。 

　　該課題組設(shè)計(jì)并使用了一種可產(chǎn)生渦旋光的振幅型費(fèi)馬螺旋衍射透鏡，利用渦旋光具有的相移優(yōu)勢(shì)，結(jié)合被測(cè)物體在光柵系統(tǒng)中的全同復(fù)制技術(shù)，研究了基于費(fèi)馬螺旋透鏡的單次曝光相移數(shù)字全息，可以快速、實(shí)時(shí)地實(shí)現(xiàn)被測(cè)物體的波前重構(gòu)。該方法簡(jiǎn)單快捷，只需簡(jiǎn)單地記錄一幅干涉全息圖，便可利用相移數(shù)字全息算法快速重構(gòu)波前。另外，該方法還能夠有效抑制再現(xiàn)結(jié)果中的共軛像和零級(jí)光，可避免多次操作帶來的誤差，為單次曝光相移數(shù)字全息提供了新思路。除此以外，該研究中使用的費(fèi)馬螺旋透鏡體積小、易加工、重量輕，可廣泛應(yīng)用于相干X射線到太赫茲波段的測(cè)量與成像。 

　　該項(xiàng)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。上述相關(guān)工作已發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊Laser Physics Letters(Laser Phys. Lett. 16 (2019) 025002 )。

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　　圖1渦旋光的相移干涉區(qū)域(左)，分辨率板的重構(gòu)像(中)及自動(dòng)對(duì)焦曲線(右)