[发明专利]双通道共路离轴偏振全息成像系统和方法

权利要求书

1.一种双通道共路离轴偏振全息成像系统，其特征在于，包括：

成像系统，包括物镜和置于物镜之后的镜筒透镜，在物镜和所述镜筒透镜之间还设置有二维光栅；

物镜侧系统，包括起偏器元件和置于起偏器元件之后的输入面单元，所述输入面单元中央设置有用于放置样品的样品窗口，在样品窗口周围设置有用于放置偏振调节元件的两个参考窗口，参考窗口分别位于样品窗口的竖直方向和水平方向，所述放置于两个参考窗口处的偏振调节元件的偏振调节方向相互垂直，起偏器元件用于调节通过参考窗口的两路参考光偏振态；若参考窗口与样品窗口之间的距离满足：

其中λ是入射光的波长，T为光栅的周期，f₁表示物镜的焦距；则对应光栅衍射光的样品像将与对应光栅两个衍射光的两个参考窗口像刚好在像面中心部分完全重合；

像侧系统，包括用于成像的输出面单元；

所述成像系统、物镜侧系统和像侧系统组成共路结构。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述二维光栅采用正交二维光栅。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，两个偏振方向相互垂直的偏振调节元件分别附在所述两个参考窗口之后。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括计算终端，用于获取成像结果，通过全息再现测量样品的琼斯矩阵，以反映样品的各向异性特性。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述偏振调节元件采用线偏振片。

6.一种基于权利要求1的双通道共路离轴偏振全息成像方法，其特征在于，包括：

入射光经起偏器元件后，以一固定偏振方向投射至所述输入面单元上，经过输入面单元后被分为透过样品窗口的物光和透过两个参考窗口的两束参考光，三束平行光透过成像系统，最终在像侧系统上成像；

上述三束平行光依次透过成像系统中的物镜、二维光栅和镜筒透镜，由于二维光栅的衍射作用，在输出面单元上形成多个相互错位的剪切像，每一个剪切像对应于二维光栅的一个衍射级，在满足参考窗口与样品窗口之间的距离要求基础上，在输出面单元的中心部分产生叠加干涉。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括采用全息再现方法对成像进行重现，得到经过样品的物光两个正交偏振分量以及表征样品各向异性特性的琼斯矩阵。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述起偏器元件对入射光进行调节，获得不同方向的线偏振光，根据不同偏振方向偏振光照明得到的输出结果，获得表征样品各向异性特性的琼斯矩阵参量。