地外生命探测数字全息技术发展现状及趋势

王越; 刘欣悦; 刘欣然; 崔旭; 孟浩然

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地外生命探测数字全息技术发展现状及趋势

更新时间：2021-11-29

- 地外生命探测数字全息技术发展现状及趋势
- Development status and trend of digital holography technology for extraterrestrial life detection
- 光学精密工程 2021年页码：1-9
- 作者机构：
  
  1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春 130033
  2.中国科学院大学，北京 100049
- 作者简介：
  
  [ "王　越（1994-），男，博士生，研究方向为定量相位成像的同步相移计算全息方法。Email：15584237868@163.com" ]
  [ "孟浩然（1980-），男，副研究员，硕士生导师，主要从事海洋光学探测、激光应用、光学显微成像等领域的研究。Email：menghaoran@ciomp.ac.cn" ]
- 基金信息：
  
  中国科学院任务/战略性先导科技专项（A类）(XDA22020402)
- DOI：
  中图分类号： TN26
- 收稿日期：2021-04-30，
  
  修回日期：2021-06-30，
- 稿件说明：
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王越,刘欣悦,刘欣然等.地外生命探测数字全息技术发展现状及趋势[J].光学精密工程,

WANG Yue,LIU Xin-yue,LIU Xin-ran,et al.Development status and trend of digital holography technology for extraterrestrial life detection[J].Optics and Precision Engineering,
王越,刘欣悦,刘欣然等.地外生命探测数字全息技术发展现状及趋势[J].光学精密工程, DOI：10.37188/OPE.XXXXXXXX.0001

WANG Yue,LIU Xin-yue,LIU Xin-ran,et al.Development status and trend of digital holography technology for extraterrestrial life detection[J].Optics and Precision Engineering, DOI：10.37188/OPE.XXXXXXXX.0001

摘要

为实现木卫二等地外海洋世界生命原位探测，提出了数字全息技术在该场景的应用设想。通过调研该场景下化学与光学两种主流技术方向，结果发现数字全息技术是天体生物学的理想之选，而Gene Serabyn团队是目前唯一从事该研究的团队。该团队于2015年前后，提出了“共模”与无透镜数字全息显微成像两种技术方案，并采用“共模”数字全息显微镜于格陵兰岛进行了原位实验，验证了低温、低细胞浓度海洋环境下生命探测的可行性。2015~2020年间，对“共模”方案扩展了三波长照明、偏振测量以及与荧光显微镜结合的三种高级功能。为解决离轴光路结构空间带宽积问题，本团队提出了基于保偏光纤器件照明的同步相移数字全息技术方案，初步实现定性振幅与相位成像功能。数字全息技术是实现地外生命探测的理想方案，目前仍处于实验室开发阶段，对地球海洋环境微生物观测的全息技术优化可为地外行星生命探测任务奠定基础。

Abstract

In order to realize the in-situ detection of life in the extraterrestrial ocean world such as Europa， the application idea of digital holography technology in this scene is proposed. By investigating the two mainstream technology directions of chemistry and optics in this scenario， it was found that digital holography technology is an ideal choice for astrobiology， and the Gene Serabyn team is currently the only team engaged in this research. Around 2015， the team proposed two technical solutions： "common mode" and lensless digital holographic microscopy， conducted in-situ experiments in Greenland with the "common mode" digital holographic microscope， and verified the feasibility of life detection in the ocean environment with low temperature and low cell concentration. From 2015 to 2020， the team expanded the three-wavelength illumination， polarization measurement， and combination with fluorescence microscope to the "common mode" solution. To solve the problem of the spatial bandwidth product of the off-axis optical path structure， our team proposed a parallel phase-shift digital holography technology based on polarization-maintaining fiber optic device illumination， and initially implemented qualitative amplitude and phase imaging functions. Therefore， digital holography technology is an ideal solution for the detection of extraterrestrial life， and is in the laboratory development stage. The optimization of holography technology for microbial observations of the Earth's ocean environment is the basis for the mission of detecting life on extraterrestrial planets.

关键词

Keywords

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