基于非均匀快速傅里叶变换的干涉合成孔径显微算法

在频域光学相干层析(SDOCT)系统中,样品仅在焦深范围内有高横向分辨率,在焦外分辨率降低。干涉合成孔径显微术(ISAM)是一种三维图像重构算法,可以改善离焦区的图像模糊状况,达到在所有成像深度中都可以获得焦平面处横向分辨率的效果,同时可以解决SDOCT中系统的横向分辨率和成像深度之间的矛盾。介绍了ISAM重构算法的原理和适用的范围,对比分析了传统SDOCT成像算法和经过ISAM重构算法处理的成像图像结果。将非均匀快速傅里叶变换引入ISAM算法,实验结果表明该方法极大地节省了运算时间,提升了实时成像高分辨率SDOCT系统的性能。

测量微悬臂梁曲率的相移显微干涉法

提出了一种基于显微干涉和有限差分法在微悬臂梁上实现曲率精确测量的方法。该方法将使用相移显微干涉法测得的微悬臂梁表面弯曲信息与用有限差分法解析的弯曲量进行对比,再运用拟牛顿算法或最小二乘法得到曲率的最佳匹配值。实验结果表明:使用该方法可获得弯曲量测量值和解析值之间的均方根差值在1.5 nm以内的精确曲率值,并且一定的像素偏移带来的误差对曲率测量的结果影响很小。由于方法保留了光学干涉法高分辨率及高精度等优点,并考虑了非理想边界条件的影响,在MEMS残余应力和应力梯度测量中具有较大实用价值。

显微干涉图象的计算机检测与处理方法

介绍一种基于静态干涉术的微表面显微干涉计算机自动检测系统,给出用数字图象处理技术对干涉条纹进行处理的原理步骤,并推导了用最小二乘法拟合提取显微干涉条纹特征信息的算法以及由此获取微表面几何参数和粗糙等参数的方法。

基于近似波数域算法的干涉合成孔径显微技术

光谱光学相干层析(OCT)系统中,成像的横向分辨率和焦深之间的矛盾制约了其进一步应用。干涉合成孔径显微技术(ISAM)是一种图像三维重建算法,通过对光谱数据进行重新采样和计算达到不同深度位置处横向分辨率恒定的目的。通过分析ISAM重构过程和误差原理,建立多散射点的重构模型,并对比分析了光谱OCT和ISAM重构后的图像结果。为了缩短ISAM的重构时间,提出近似波数域方法来实现ISAM,搭建了光谱OCT成像实验系统。实验结果表明,该方法极大地节省了重构时间,将一幅320 pixel×265 pixel图像的重构时间缩短至50 s,为光谱OCT图像的三维实时重构提供了理论基础。

多参考光合成孔径DMIPH术的细胞相位重构

为了克服传统光学显微术无法直接提取相位信息的不足而能更准确记录物体高频和低频信息的合成，采用多参考光合成孔径数字显微像面全息系统，并结合角谱算法和最小二乘解包裹算法实现了细胞的相位重构。选取活体细胞组织等相位型生物进行作为实验样本，对其进行定量观察和有效测量。结果表明，多参考光合成孔径数字显微像面全息系统可以有效地应用于3维物体显微结构的振幅和相位重构，能显著地提高记录系统的高频和低频信息在全息图上的合成度，并实现超出系统的衍射极限12．81p／mm的分辨率。该系统可以有效地实现数字全息系统的超分辨率成像，从而获得细胞显微结构的3维形貌信息和准确的相位分布。

微小球面曲率半径的测量研究

验证了测量平面面形误差的重叠四步平均算法(OAF)应用于测量微小球面曲率半径的可行性。采用Linnik显微移相干涉装置,测量了光纤连接器端面的曲率半径,给出了测量数据及处理结果;通过对已知曲率半径的标准微小凸球面样板的测量,得到相对误差为0.093%。同时,从理论上对OAF和其他算法对PZT位移误差的抑制能力作了分析比较。结果表明,OAF算法可用于微小球面曲率半径的测量,且相对于其他算法而言,其对PZT位移误差具有更强的抑制能力。

白光干涉空间频域算法累积相位误差分析及抑制

空间频域算法作为白光干涉测量的重要算法之一,被广泛应用于微纳结构表面形貌测量领域。然而,传统空间频域算法中存在着由被测样品倾斜及表面形貌起伏变化引起的相位误差累积效应,并且该相位误差与干涉信号中零光程差位置的偏移程度密切相关。为此,对相位误差累积效应的原理进行分析,并在传统空间频域算法的基础上提出了一种基于包络信号辅助分析的方法以抑制相位误差累积。该方法首先通过包络信号分析对原始干涉信号中的零光程差位置的偏移进行对称性校正,再通过空间频域算法对校正后的对称信号进行相位分析,从而尽可能抑制零光程差位置偏移对空间频域分析的影响。为了验证本文方法的有效性,分别从仿真和实验的角度对该方法进行讨论。

复杂微结构三维形貌测量方法的研究

微结构三维形貌测量是研究微加工工艺和微尺寸特性的重要测试内容。本文提出一种基于相移显微干涉术、利用干涉图建立二维结构模板指导相位展开的新方法,它不仅适用于静态测量,而且能应用于在动态测量中,特别是微机电系统(MEMS)器件的运动测量。以微谐振器为测试器件,对其运动梳齿结构进行了静态三维形貌测量,实验的离面理论测量精度优于0.5 nm,测试结构内部的面内理论测量精度优于0.5μm,而边缘尺寸因受到边缘提取方法的影响,其测量精度仅在μm量级。对该方法的缺点和发展方向做了探讨。