【摘 要】
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本文研究计算全息图生成三维可控光学点阵,并对其扫描操控和荧光激发成像进行了探索。 首先,利用液晶光阀(Liquid Crystal Display,LCD)作为相位调节装置搭建了全息图应用实
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本文研究计算全息图生成三维可控光学点阵,并对其扫描操控和荧光激发成像进行了探索。 首先,利用液晶光阀(Liquid Crystal Display,LCD)作为相位调节装置搭建了全息图应用实验系统,(实现全息图)验证了计算全息图的GS(Gerchberg-Saxton)算法,并通过光路优化和算法调整成功消除了零级斑,获得了均匀的4×4点阵。其次,用反射式空间光调制器(Spatial Light Modulator,SLM)代替LCD,搭建了新的实验系统,获得了多达15×15的二维均匀光学点阵。随后,通过进一步优化实验光路,在SLM前后分别加入了四分之一波片和偏振片,提高了点阵的均匀度和对比度。而通过引入一个相位因子,使得全息图可以在第三维方向上调节,实现了光学点阵的三维操控。接着,通过比较设计了最佳的扫描方式,并对实验得到的光学扫描点阵进行阈值滤波,实现了点阵的软件滤波和叠加。为了优化实验结果,尝试了两种消除零级斑的方法,并验证了它们的可行性。最后,利用点阵对荧光生物样品进行激发实验,获得了样品的荧光图像,实验结果表明,点阵激发要好于单点激发,证明了三维点阵荧光成像的可行性。此外,本文还开发了实用的多功能计算全息图控制软件,实现了DBS(direct binarysearch)、Lohmann和GS三种算法下任意点数和间距点阵的全息图生成,并可以对实验获得的点阵图像进行滤波和叠加。 本文基于计算机生成的三维光学点阵相比于传统的单点激发扫描,具有扫描速度快,无机械振动、无物理接触等优点,适用于三维荧光激发和扫描显微成像,在全息多光镊以及生物芯片检测方面也具有潜在的应用前景。
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