DIC显微镜中的波前场

穿过微分干涉衬度 ( DIC ) 显微镜光学系统的波前场在遇到系统中存在的各种偏振、相位延迟和分束元件时会经历多次重新定向。从偏振器发出的线偏振光在进入双折射聚光沃拉斯顿（或诺马尔斯基）棱镜时被分离成正交分量，然后在棱镜楔形物之间的边界处被剪切。本交互式教程探讨了 de Sénarmont 和传统 Nomarski 光学配置中涉及偏振和正交波前分量的波前关系。

本教程在de Sénarmont DIC模式下进行初始化，其中非偏振、半相干波前（由黄色圆盘表示）从教程窗口的左侧出现并穿过偏振器（灰色圆盘）以形成线偏振光。电矢量振动方向与偏振片透射轴一致的偏振光接下来遇到四分之一波长延迟板（浅蓝色圆盘）并穿过双折射晶体的快轴，再次以线偏振光的形式出现。光学系统中的第三个组件是沃拉斯顿棱镜，其剪切轴分别与偏振器和延迟板的透射轴和快轴成 45 度角。

本教程在de Sénarmont DIC模式下进行初始化，其中非偏振、半相干波前（由黄色圆盘表示）从教程窗口的左侧出现并穿过偏振器（灰色圆盘）以形成线偏振光。电矢量振动方向与偏振片透射轴一致的偏振光接下来遇到四分之一波长延迟板（浅蓝色圆盘）并穿过双折射晶体的快轴，再次以线偏振光的形式出现。光学系统中的第三个组件是沃拉斯顿棱镜，其剪切轴分别与偏振器和延迟板的透射轴和快轴成 45 度角。

在本教程中，波前由带有双头箭头的圆盘表示，该双头箭头指示电矢量的方向。深蓝色圆盘象征着线偏振光和正交对的普通波分量。相反，红色圆盘对应于双折射延迟板或沃拉斯顿棱镜产生的非凡波前。为了增强可视化，可以将鼠标光标放在任何组件上，然后将模型拖动到新位置，从而在窗口内旋转整个光学系统组件。

通过将偏振器旋转滑块从其默认中心位置向右或向左平移，可以改变入射线偏振光相对于延迟（四分之一波长）板快轴的方向。当滑块向左或向右移动（分别为负值和正值）时，穿过慢速滑块的光量会增加。延迟板的轴（由离开浅蓝色圆盘的一系列红色圆盘表示）。当滑块进一步向右或向左移动时，红色圆盘的大小会增加，而深蓝色圆盘的大小会成比例地减小（代表不同程度的椭圆偏振光）。滑块的正值会导致异常波前（红色圆盘）先于普通波前（深蓝色圆盘），反之亦然。当滑块位于最左或最右（正负45度）时，深蓝色和红色圆盘大小相等（表示圆偏振光）。通过旋转偏振器而引入的普通波前和异常波前之间的相位差导致引入偏置延迟。从沃拉斯顿棱镜中出现的波前要么是同相（无偏置延迟），要么是移相（偏置延迟；普通波前或非寻常波前首先从棱镜中出现），具体取决于棱镜的位置。偏振器旋转滑块。

为了操作本教程，当虚拟光学系统处于de Sénarmont模式时，使用偏振器旋转滑块将不同量的偏置延迟引入到光学系统中，然后将模型拖动到窗口中的不同位置以查看偏振效果穿过系统的波前。或者，当教程处于Nomarski DIC模式时， Wollaston Prism Translation滑块会产生相同的最终结果。单击“暂停”按钮可以暂停波前（彩色圆盘）通过光学系统的进展。可以使用速度滑块增加或减少彩色磁盘的速度（默认设置为中速），并且可以使用“重置”按钮重新初始化教程，而无需重新加载。

无论是通过平移物镜诺马斯基棱镜还是通过旋转德塞纳蒙补偿器上的偏振器将偏差引入微分干涉衬度系统，最终结果都是相同的。在针对科勒照明对准的正确配置的显微镜中，光源和聚光棱镜的图像由光学系统（聚光镜和物镜）传输到位于物镜后焦平面的倒置的第二诺马斯基棱镜上。聚光棱镜表面的线性相移由物镜棱镜中的相反相移精确补偿。物镜棱镜沿剪切轴的平移不会改变相移分布，而是增加或减少整个显微镜孔径上的恒定相位差。以同样的方式，在 de Sénarmont 补偿器中旋转偏振器也会引入可变且受控的相位差。匹配的棱镜系统使得从聚光镜孔径投射的每个波前对都能够以相同的偏置延迟进行成像，而不管它穿过样本到达物镜的路线如何。

作者QQ及微信：49922779