本技术介绍了一种利用飞秒激光频率扫描技术的高光谱数字全息三维成像系统,该系统融合了飞秒激光光频梳技术与高光谱数字全息成像技术。系统主要由锁模飞秒激光器和光纤分束器等组件构成,旨在实现高分辨率的三维成像。
背景技术
随着人工智能、物联网等新兴领域向精密、小型化、智能化方向发展,智能集成仪器芯片技术正逐渐显示出重要的战略地位。因此,在芯片生产过程中研究具有较大测量深度和较高轴向分辨率的3D成像方法具有重要意义。数字全息术具有全场、非接触、高精度和独特的相位成像以及与传统透镜成像相比的数值聚焦能力,使其成为一种强大的三维成像工具,在无标记活细胞成像、表面形貌测量、工业检测和微机电系统成像等领域引起了广泛关注。在单波长数字全息术中,相位包裹的2π模糊度将反射物体的最大轴向范围限制在波长的一半,将透明物体的最大轴范围限制在全波长。虽然单波长相位展开操作可以消除2π模糊,但它们的采用仅限于具有波长阶数不均匀性的连续表面。
最近几年,高光谱数字全息术因其能够通过多波长分层相位展开解决2π模糊和噪声放大问题并提供额外的光谱信息而受到广泛关注,是当下十分前沿的全息术。传统的高光谱数字全息术通常机械地驱动一个臂来扫描两个臂之间的光程差,然后记录不同光程差处的干涉图。该方法受机械振动、扫描范围和精度的限制,导致轴向测量范围小,测量精度低。锁模飞秒激光器的使用大大提高了高光谱数字全息术的性能。锁模飞秒激光器以精确定义的重复率同时提供大量窄梳,在频率稳定性、相干性和锁定重复频率方面优于传统的可调谐连续波激光器和连续光谱激光器。这种能力对高光谱数字全息术至关重要,可以提高其测量精度和轴向测量范围,解决传统高光谱数字全息术的弊端。并且,现有的双波长和多波长相位展开方法虽然能扩大数字全息术的轴向测量范围,但是在噪声抑制能力和鲁棒性方面仍然不足。因此,为提高数字全息术的测量精度急需解决上述所提到的问题。
实现思路