[发明专利]一种新型三步无透镜相干衍射成像方法

说明书

一种新型三步无透镜相干衍射成像的方法。应用经准直和扩束的激光束照明待测物体，分别记录下在CCD前端无平行平晶、有一块平行平晶和有两块平行平晶的三幅衍射图样；用本发明所提出的滤波与相干衍射衍射成像相结合的算法对采集的三幅衍射图样进行处理，重建待测样品的的复振幅图像。该发明有效的解决了传统的相干衍射成像方法存在的需多次移动CCD或待测样品的瓶颈问题，同时也解决在移动过程的随机误差以及实验的可操作性问题。本发明实验操作简单快捷，可操作性强，以及相干衍射成像算法与滤波的有效结合，提高了收敛速度与样本的恢复效果。

技术领域

本发明涉及光学衍射成像技术领域，具体涉及一种新型三步无透镜相干衍射成像方法。

背景技术

无透镜相干衍射成像近年来已经有了许多的发展，该方法技术一般采用迭代算法。从物体的衍射强度图样中重现出物体的复振幅信息而不需要参考光，具有非常宽广的波长适用范围，已经广泛运用于X射线和电子束的无透镜相干衍射成像中。参见(Opt.Lett.31，3095-3097(2006)；J.Opt.Soc.Am.A25，416-422(2008)；Nat.Phys.，4，394-398(2008)；Appl.Opt.21，2758-2769(1982)；J.Opt.Soc.Am.A 23，1179-1200(2006))由一束相干光照射样品后，在CCD上接收到由样品产生的衍射图样。为了获得更加精确的振幅与相位信息，通过不断的改变CCD与样品的相对距离以获得更多不同衍射距离的衍射图样。参见(Opt.Lett.30(8)，833-5(2005))但上这些技术方案，它们有如下技术缺陷：需要获得多个不同距离的衍射面，在实施过程中采取移动样品或CCD的方式来改变距离，这种方法需要不断重复的改变样品或CCD的摆放位置，需要大量的重复工作，与此同时引入了直接影响实验结果的随机误差，所获得采样图样精度不高，且需要过采样，实验操作周期长以及可操作性弱，成像的时效性很差。

发明内容

为了克服现有技术的上述问题，本发明的目的是提供一种新型三步无透镜相干衍射成像方法。本发明提高成了像系统的时效性与可操作性，简化实施操作的步骤，改进需要通过改变CCD或样品的摆放位置来改变它们之间相对距离的方法，克服大量改变相对距离的重复性工作，降低由于实验操作所带的随机误差，避免过采样，能对复振幅型物体做到快速且成像质量好的恢复重建，使具体实验操作简单易实现。

本发明的目的可通过以下技术方案实现，一种新型三步无透镜相干衍射成像的方法，包括以下步骤：

1)搭建三步无透镜相干衍射成像系统的光路，加入待测样品；

2)以一束可见平行光束照射待测样品，利用CCD采集到第一幅衍射图样；

3)在待测样品与CCD之间加入第一块平行平晶，利用CCD采集到第二幅衍射图样；

4)在待测样品与CCD之间加入第二块平行平晶，利用CCD采集到第三幅衍射图样；

5)利用步骤2)～4)得到的三幅不同距离的衍射图样，以相干衍射算法与滤波的有效融合的方法，对待测样品的图像振幅与相位恢复重建，得到无透镜的相干衍射成像图像；

其中，所述步骤5)中的相干衍射算法与滤波的有效融合的方法，物平面上的初始的复振幅分布为g⁰(x₀,y₀)任意的复振幅分布。

所述待测样品为纯振幅型，第k+1次迭代后物平面上的复振幅分布如公式(10)所示：

g^(k+1)(x₀,y₀)＝|g^(k)(x₀,y₀)| (10)。

所述待测样品为为复振幅型，第k+1次迭代后物平面上的复振幅分布如公式(11)所示：