半島網5月15日訊  5月13日，由青島理工大學物理學專業本科生完全自主研發的數字全息顯微鏡正式通過學校大學生物理實驗中心試用，將代替傳統邁克爾遜干涉實驗儀器，將干涉、衍射現象與空域、頻域相結合，實現4D實時可視化，為物理專業學生帶來實驗新體驗。

“這是學校首次將本科生的發明創造成果應用于教學科研實踐，這次成功試用，不僅證明了學院本科生的創新能力和實踐能力，也說明了學校在培養高素質創新型人才方面取得的顯著成效。”理學院黨委副書記、副院長薛誠表示。

“實驗課上，我發現傳統的光電實驗儀器只能二維成像，而且操作起來很復雜，我就想能不能有一個像‘顯微鏡’一樣的設備掃一下就能實時成像。”物理212班的王媛媛是該顯微鏡研發項目的核心成員之一。“我把這個想法向學業導師吳育民老師表達了，沒想馬上得到肯定，他還鼓勵我試一試。”2023年7月，8位00后物理學專業本科生組成團隊，在吳育民、初鵬程老師的指導下，歷經一年多時間，順利完成了調研、設計、研發。

“這臺顯微鏡基于反射式數字全息顯微技術，通過緊湊的一體化光路設計配合高精度的實時在線算法，大幅縮減了儀器體積與成本，測量物體的橫向分辨率達 2微米左右，軸向分辨率最高達100納米，”王媛媛介紹道。

實驗室的研發結束后，產線的適配成了難題，數字全息技術在實驗室條件下能廣泛應用，但是真正適配不同工業檢測與實際復雜環境應用中卻常伴隨著適配難，精度穩定性差的挑戰。“技術推演階段我們信心滿滿，但在真正動手制作的過程中，零件的選擇、聯動、組裝總是有誤差，”項目另外一位核心成員物理232班張風瑞回憶道。為了解決這一難題，實驗團隊每天在實驗室測試到凌晨，不斷調整方案和編程細節。

一個月后，顯微鏡終于以數字全息數值重建算法和噪聲去除算法為突破口實現快速、高精度三維測量，并在不斷迭代升級中產生了數字全息顯微4D成像系統的工業級機器。“我們還實現了5000元以內的超低成本研發”，張風瑞說道。

“該顯微鏡使用的數字全息顯微4D成像系統擁有廣闊的應用前景”，項目指導教師吳育民表示，數字全息顯微4D成像系統不僅可以在高校光電實驗中應用，還可以應用于半導體薄膜檢測儀器中的薄膜厚度與完整度分析，MEMS器件在工作狀態下的微結構形變與振動模式優化與故障分析等不同領域。

目前，數字全息顯微4D成像系統項目團隊的技術日趨成熟穩定，商業化運營團隊正在緊鑼密鼓組建，團隊學生發表SCI高水平論文3篇，申請發明專利2項，已與專業從事光電領域的森泉光電等4家企業初步達成融資意向。

未來，團隊將在落地應用中不斷探索，在高精度光學元件、集成電路等工業產品的表面缺陷檢測領域不斷突破，推動高端數字全息領域的國產化替代進程，助力國家在高端制造領域實現核心技術自主可控，為建設科技強國貢獻力量。