(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210390145.1 (22)申请日 2022.04.14 (71)申请人 中电科风 华信息装备股份有限公司 地址 030000 山西省太原市万柏林区和平 南路115号 (72)发明人 朱干军　徐正一　谢旭凯　高昆　 李昊然　 (74)专利代理 机构 合肥市上嘉专利代理事务所 (普通合伙) 34125 专利代理师 叶洋军 (51)Int.Cl. G01N 21/88(2006.01) G01N 21/45(2006.01) G01N 21/21(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种用二次分束实现指向无依赖的差分干 涉相衬成像系统 (57)摘要 本发明公开了一种用二次分束实现指向无 依赖的差分干涉相衬成像系统， 包括照明入射端 光路组件， 所述照明入射端光路组件包括沿入射 光传播方向布置第一偏振分光棱镜DIC1和第二 偏振分光棱镜DIC2， 所述DIC1和DIC2二者成一 组， 用于对一光束进行二次分束、 均分成能量相 等的2×2光束阵列， 并可依此原理推广为2m×2n (m≥1， n≥1)的光束阵列， 以在物像面实现二维 平面指向无依赖的剪切干涉、 进而以干涉图案的 形式对样品信息进行记录。 本发 明提出一个既不 需要旋转样品， 也不需要旋转偏振成像光路的方 法， 能够使差分干涉相衬不受样品的缺陷或者检 测信息在分布方向上变化的影 响， 真正实现指向 无依赖的差分干涉相衬成像 。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 114778552 A 2022.07.22 CN 114778552 A 1.一种指向无依赖的差分干涉相衬成像系统， 包括照明入射端光路组件， 其特 征在于， 所述照明入射端光路组件包括沿入射光传播方向布置第一偏振分光棱镜DIC1和第二 偏振分光棱镜DIC2， 所述DIC1和DIC2二者成一组， 用于对一光束进行二次分光、 均分成能量 相等的2×2光束阵列， 以在物像面实现二维平面指向无依赖的剪切干涉， 进而以干涉图案 形式对样品信息进行记录 。 2.根据权利要求1所述的指向无依赖的差分干涉相衬成像系统， 其特征在于， 所述差分 干涉相衬成像系统为透射式成像系统， 其包括透射成像端光路组件， 其包括沿透射光传播 方向布置的第三偏振分光棱镜DIC3和第 四偏振分光棱镜DIC4， 所述DIC3和DIC4二者成一 组， 用于对承载样品强度、 相位和光程信息的四束光进行二次合并， 恢复成一束光， 以便从 中检测出样品的自参 考差分干涉图像。 3.根据权利要求2所述的指向无依赖的差分干涉相衬成像系统， 其特征在于， 所述照明 入射端光路组件主要由沿入射光传播方向依次布置的光源、 偏振片、 第一偏振分光棱镜 DIC1、 第一偏振旋转器、 第二偏振分光 棱镜DIC2、 会聚透 镜组成。 4.根据权利要求3所述的指向无依赖的差分干涉相衬成像系统， 其特征在于， 所述透射 成像端光路组件主要由沿光传播方向依次布置的物镜、 第三偏振分光棱镜DIC3、 第二偏转 旋转器、 第四偏振分光 棱镜DIC4、 检偏器、 以及光探测器组成。 5.根据权利要求2所述的指向无依赖的差分干涉相衬成像系统， 其特征在于， 所述照明 入射端光路组件主要由沿入射光传播方向依次布置的光源、 偏振片、 第一偏振分光棱镜 DIC1、 第二偏振分光 棱镜DIC2、 会聚镜组成。 6.根据权利要求3所述的指向无依赖的差分干涉相衬成像系统， 其特征在于， 所述透射 成像端光路组件主要由沿透射光传播方向依次布置的物镜、 第三偏振分光棱镜DIC3、 第四 偏振分光 棱镜DIC4、 检偏器、 以及光探测器组成。 7.根据权利要求1所述的指向无依赖的差分干涉相衬成像系统， 其特征在于， 所述差分 干涉相衬成像系统为反射式明场成像系统， 其包括反射成像端光路组件， 其中， 其利用反射 光束传播方向上依次布置的DIC2和DIC1， 对承载样 品信息的四束光进行二次合并、 恢复成 一束光， 以便从中检测出样品图像。 8.根据权利要求7所述的指向无依赖的差分干涉相衬成像系统， 其特征在于， 所述照明 入射端光路组件主要由沿入射光传播方向依次布置的光源、 偏振片、 分束器、 第一偏振分光 棱镜DIC1、 第一偏振旋转器、 第二偏振分光 棱镜DIC2、 物镜组成； 所述反射成像端光路组件主要由物镜、 第二偏振分光棱镜DIC2、 第一偏振旋转器、 第一 偏振分光棱镜DIC1、 分束器、 检偏器和光探测 器组成， 其中， 反射光束在穿过分束器后再经 过检偏器， 最后由光检测器 检测出样品。 9.根据权利要求1至8中任一项所述的指向无依赖的差分干涉相衬成像系统， 其特征在 于， 还包括在所述照明入射端光路组件中额外引入一个以上偏振分光棱镜， 用于对一光束 进行三次以上分光、 均分 成能量相等的2m×2n光束阵列， 其中， m≥1， n≥1， m指在二维平面的 第一方向上所使用分光器件的个数， n指在二维平面的与第一方向相交或垂直的第二方向 上所使用的分光器件的个数， 二者总和等于照明入射端光路组件所使用的偏振分光棱镜总 数。 10.根据权利要求1至8中任一项所述的指向无依赖的差分干涉相衬成像系统， 其特征权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114778552 A 2在于， 系统中所有偏振分光 棱镜或部分偏振分光 棱镜由非偏振分光器件替代。 11.根据权利要求1至8中任一项所述的指向无依赖的差分干涉相衬成像系统， 其特征 在于， 所述DIC1将偏振光等分成能量相等、 偏振互相垂直的2束光， 并在第一空间方向上相互 拉开一段剪切距离s1； 以及 所述DIC2将所述2束光中每一束等分成能量相等、 偏振相互垂直的2束光， 并在第二空 间方向上相互拉开 一段剪切距离s2， 得到2 ×2的光束阵列； 其中， 所述相邻的两个DIC棱镜的透射轴方位角呈夹角布置， 当二者夹角为90 °时， 二者 之间还设置有用于 旋转光束的偏振方向的偏振旋转器。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114778552 A 3