一種通過一步固定角相移消除數(shù)字全息零級像的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及數(shù)字全息技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種通過一步固定角相移消除零級像的 離軸或同軸數(shù)字全息方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 英國科學家伽柏在從事提高電子顯微鏡的分辨本領(lǐng)時，首次提出了全息術(shù)的設(shè) 想，并在1948年利用水銀燈首次獲得了全息圖及其再現(xiàn)像。全息術(shù)有著信息容量大，再現(xiàn) 像是三維立體性等優(yōu)點，但與此同時這種同軸全息術(shù)其零級像與原物場的再現(xiàn)像也同軸， 從而使再現(xiàn)像質(zhì)量下降。為此利斯等人提出了離軸全息克服了零級像對再現(xiàn)像的影響，但 離軸全息對全息圖記錄光路、環(huán)境震動及記錄介質(zhì)的要求較高。
[0003] 近年來，隨著計算機以及高分辨率CCD的發(fā)展，數(shù)字全息技術(shù)及其應(yīng)用受到廣泛 的關(guān)注。數(shù)字全息是用光電傳感器件（如CCD或CMOS)代替干板記錄全息圖，然后將全息 圖存入計算機，用計算機模擬光學衍射過程來實現(xiàn)被記錄物體的全息再現(xiàn)和處理。數(shù)字全 息與傳統(tǒng)光學全息相比具有制作成本低，成像速度快，記錄和再現(xiàn)靈活等優(yōu)點。但是與傳統(tǒng) 同軸光學全息術(shù)類似，同軸數(shù)字全息術(shù)的再現(xiàn)像同樣受到零級像的影響。
[0004] 同軸數(shù)字全息術(shù)主要采用由Yamaguchi提出的相移技術(shù)來消除再現(xiàn)像中零級像 的影響，其中常用四步相移全息術(shù)。但是由于空氣、震動等影響將會使相移器在相移之后產(chǎn) 生隨機誤差，每一步都產(chǎn)生誤差，四步相移將對結(jié)果產(chǎn)生不利的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明目的是解決傳統(tǒng)多步相移存在較大誤差因而將對結(jié)果產(chǎn)生不利影響的問 題，提出一種通過一步固定角相移消除零級像的數(shù)字全息方法。
[0006] 本發(fā)明方法通過一步固定角相移完成多幅全息圖的拍攝從而消除零級像的影響， 有效地減小了多步相移對再現(xiàn)像產(chǎn)生的不良影響，同時減少了實驗步驟，縮短了時間，本發(fā) 明設(shè)計出了一種矩形雙參考光實驗光路，通過調(diào)節(jié)微動平移臺同時改變兩束參考光的相 位，并保持相移量為相反數(shù)，提出了一種基于該試驗光路的一步固定角相移消零級方法。且 該方法在離軸全息和同軸全息均可使用。
[0007] 本發(fā)明提供的通過一步固定角相移消除數(shù)字全息零級像的方法，該方法的具體步 驟如下：
[0008] 第1、通過分束鏡將參考光分為兩束，利用三個反射鏡經(jīng)過反射形成矩形光路。
[0009] 第2、在矩形光路中放置一微動平移臺，微動平移臺的位移方向與該光路方向重 合，微動平移臺上安裝有背對平行反射鏡組，該反射鏡組中的兩個反射鏡相互背對且平行， 反射鏡與光路相互垂直，實現(xiàn)雙參考光原路返回。
[0010] 第3、通過微動平移臺移動背對平行反射鏡組，達到同時調(diào)節(jié)雙參考光相位的目 的，相位變化量互為相反，調(diào)節(jié)平移臺使兩路參考光到記錄平面的距離相同，且兩參考光的 傳播方向與物光的傳播方向之間的夾角一致。記兩參考光的初相位為P51 = =，'， 此時記下兩路參考光相干產(chǎn)生的全息圖：
[0011]
【主權(quán)項】
1. 一種通過一步固定角相移消除數(shù)字全息零級像的方法，該方法的具體步驟如下： 第1、通過分束鏡將參考光分為兩束，利用三個反射鏡經(jīng)過反射形成矩形光路； 第2、在矩形光路中放置一微動平移臺，微動平移臺的位移方向與該光路方向重合，微 動平移臺上安裝有背對平行反射鏡組，該反射鏡組中的兩個反射鏡相互背對且平行，反射 鏡與光路相互垂直，實現(xiàn)雙參考光原路返回； 第3、通過微動平移臺移動背對平行反射鏡組，達到同時調(diào)節(jié)雙參考光相位的目的，相 位變化量互為相反，調(diào)節(jié)平移臺使兩路參考光到記錄平面的距離相同，且兩參考光的傳播 方向與物光的傳播方向之間的夾角一致，記兩參考光的初相位為爐〃 1 = _爐~=爐〃，此時 記下兩路參考光相干產(chǎn)生的全息圖：
其中，和分別為兩束參考光的振幅； 第4、通過切光，兩束參考光分別能與物光干涉，得到兩幅全息圖，其中A。是物光的振 幅，P是物光的相位；
第5、移動雙面鏡，使兩束參考光之間產(chǎn)生31的位相差，則物光與兩束參考光之間的位 相差為外-P+f和卟+妗-f，此時兩束參考光之間，物光與兩束參考光之間可以形成 三幅全息圖：
第6、物光的復振幅表示為：
【專利摘要】一種通過一步固定角相移消除數(shù)字全息零級像的方法。本發(fā)明首次提出了一種聯(lián)動雙參考光矩形光路，光路中加載在微動平移臺上的平行背對反射鏡組能夠在微動平移臺進行位移時，保證兩束參考光的相移量互為相反數(shù)，這一特性能夠使某些數(shù)字全息技術(shù)更加簡便易行。在該光路特點基礎(chǔ)上，提出配套算法，將現(xiàn)有的相移消零級數(shù)字全息技術(shù)由多步驟改進為一步相移，因此消除了多步驟引起的誤差，并且使相移技術(shù)更加簡便、可操作性更強。
【IPC分類】G03H1-10
【公開號】CN104698801
【申請?zhí)枴緾N201510160736
【發(fā)明人】楊勇, 謝東卓, 趙東亮, 翟宏琛
【申請人】南開大學
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年4月7日