上海光機所高功率激光物理聯合實驗室朱健強研究員團隊利用費馬螺旋透鏡產生的渦旋參考光與被測物體的多重複制像進行干涉記錄，進而實現了單次曝光相移數字全息成像，相關技術方案在可見光波段進行了實驗驗證。
渦旋光是一類等相位面為螺旋狀的光場，光束中的每個光子攜帶有軌道角動量。這種特性可用於粒子旋轉、光鑷以及光學信息編碼等方面。此外，光學干涉測量作為一類高精度的測量手段，具有非接觸、非介入、快速、全場和三維成像的特點，而相移干涉測量是光學干涉測量中的重要技術。
該課題組設計並使用了一種可產生渦旋光的振幅型費馬螺旋衍射透鏡，利用渦旋光具有的相移優勢，結合被測物體在光柵系統中的全同複製技術，研究了基於費馬螺旋透鏡的單次曝光相移數字全息，可以快速、實時地實現被測物體的波前重構。該方法簡單快捷，只需簡單地記錄一幅干涉全息圖，便可利用相移數字全息算法快速重構波前。另外，該方法還能夠有效抑制再現結果中的共軛像和零級光，可避免多次操作帶來的誤差，為單次曝光相移數字全息提供了新思路。除此以外，該研究中使用的費馬螺旋透鏡體積小、易加工、重量輕，可廣泛應用於相干X射線到太赫茲波段的測量與成像。
該項研究得到了國家自然科學基金的支持。上述相關工作已發表在學術期刊Laser Physics Letters(Laser Phys. Lett.
16 (2019) 025002 )。（高功率激光物理聯合實驗室）論文鏈接：
http://www.siom.cas.cn/xwzx/ttxw/201902/t20190220_5241956.html
圖1渦旋光的相移干涉區域(左)，分辨率板的重構像(中)及自動對焦曲線(右)
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