不同照明条件下全息图的衍射场分析

首先利用波的叠加与干涉理论,给出正入射单色平面参考光波与球面物光波相干叠加时,在全息底片上形成的干涉场的强度分布,以及线性冲洗下全息图的振幅透过率。然后,采用波前相因子判断法,详细分析不同照明条件下全息图的衍射场。结果表明,采用单色平面波照明全息图时,+1级和-1级衍射波分别对应于原物等大的虚像和实像,二者关于全息图具有镜像对称性。当改变照明平面波的波长、传播方向时,成像的位置会发生相应移动。采用单色球面波照明全息图时,情况较为复杂。+1级和-1级衍射波存在3种情形:分别对应一个虚像和一个实像、一对虚像和一对实像。其中虚像和实像均存在放大、缩小和等大3种可能性。相对于原物或其关于全息图的镜像对称位置,虚像和实像的位置均有移动。全息成像的这些特点,在应用中具有实际意义。     

用作图法求全息再现像

本文从物理光学的角度出发，给出两条特殊光线，可用作图法找到全息图再现的原始像和共轭像的位置，定义参考光源与物点的联线为主轴，主轴与全息图的交点为节点。两条特殊光线一条是沿再现照明光源与节点联线方向，称之为不偏折光线。另一条对原始像来说是自照明光发出通过参考光源的一条光线，这条光线经全息图衍射后与不偏折光线的交点即原始像点的位置；对共轭像来说是自照明光源发出通过物点的一条光线，这条光线经全息图衍射后与不偏折光线的交点即共轭像点的位置。     

长工作距离显微成像数字全息合成孔径方法(英文)

提出了一种用于长工作距离下显微成像的数字全息合成孔径方法。首先,在不同斜入射照明条件下记录多幅包含不同物光频谱范围的数字全息图。然后,利用每一幅全息图通过数字方法重构并放大物体强度像。最后,通过非相干叠加这些强度像得到分辨力提高且散斑噪声减小的合成物体强度像。理论分析和实验结果表明,此方法可应用于长工作距离下的原位显微观测。     

部分相干成像的光学传递函数

本文给出在准单色光照明下,部分相干和非相干成像光学传递函数新的计算方法。从基尔霍夫衍射积分出发,引进准波前像差,并在菲涅尔近似下给出点像振幅分布,对照明光源不作匹配限制,计算公式简明,准相干度（ 不同于传统的相干度） 容易计算。利用分片多项式插值计算准波前像差,从而可实现变形成像ＯＴＦ 的计算     

基于旋转照明光的数字全息相干噪声抑制

提出一种数字全息相干噪声抑制方法。首先在照明光方位角给定的前提下,通过在极向平面内连续旋转照明光,实现在多角度照明条件下记录离轴数字全息图。然后对所获得的全息图分别重构,同时利用倾斜相差补偿算法和数字图像自相关配准方法分别补偿再现像的相位倾斜及横向偏移。最后将重构像进行非相干叠加,从而有效抑制再现像的相干噪声。实验结果及相关统计评价数据皆验证了该方法的有效性。     

环型孔成像系统在部份相干光照明下对两个点物之分辨

在部份相干光照明下的环型孔成像系统，对两个点物之分辨，按照Ｓｐａｒｒｏｗ判据作了分析和研究，将两点之分辨作为两个参数的函数进行讨论－其一为照明光的空间相干条件，其二为环型孔的中心阻挡，在与圆型孔和完全相干照明的情况比较之后指出，环型孔和部份相干照明情况具有更高的两个点物的分辨本领。     

点全息图中文字符存储极限

在物镜的傅里叶变换面上,由物光束和参考光束相干形成的点全息图,希望有较高的中、外文存储密度。本文主要讨论包括物镜相对孔径F、照射光波长λ与全息图所收集的频谱项数有关的中文字符的存储极限,并通过实验得到了证明。     

光学信息处理讲座 第三讲 计算机全息图及其应用

1948年Gabor提出了一种新的两步成像方法,他称之为波前重现.Gabor证实,物体的衍射光波与一个合适的相干参考波相叠加,该物体衍射光波的振幅和相位都能以干涉强度的形式记录下来,由这样一张记录下来的干涉图象(全息图),可以重现原来物体波前.现在甚至可以记录和重现看不见的或者实际上不存在的直觉物理客体,这就是计算机全息图能帮我们做到的.原则上讲,只需要知道物体的数学表示,计算机全息图就可以把物体波前重现出来,例如有机化学分子、电子云分布、计算机辅助设计的飞机和水坝等. 计算机全息图可以产生接近于理想的物体波前.利用光学干涉…     

二步法大景深反射全息图

以开拓反射全息图的景深表达能力为目的,从反射全息图的共轭物像关系出发,利用反射全息图的均匀介质耦合波理论和布拉格条件,对其白光再现像模糊作了具体的分析和讨论,得到色模糊和线模糊的表达式.指出反射全息图上不同各点对任意白光再现像点的色模糊和线迷糊的影响均存在差异,给出反射全息图白光再现像的景深表达式.实验利用二步法制作了一张景深为83 cm的反射全息图,与大景深彩虹全息图再现像相比,其再现像的立体感更加强烈.理论分析和实验结果表明,光源的再现角度和观察距离对反射全息图的再现像景深大小影响显著.在再现光垂直于反射全息图平面照明情况下,反射全息图具有最好的景深表达能力.     

显微镜的分辨率问题

显微镜照明的相干性对分辨率有明显的影响．聚光镜的数值孔径及光的波长决定对两物点照明的相干度，从而影响显微镜的分辨本领．     

提高二元计算全息图设计精度的新途径

用于非球面光学元件检测的计算全息图的设计与制作精度对实现非球面的高精度检测是至关重要的。为了提高计算全息图的设计精度,采用Householder变换把矛盾方程组的系数矩阵正交三角化,直接求解波面拟合系数,避免了法方程组的构造。全息图的设计是直接利用MATLAB的内部函数编程来实现的。对具有旋转对称性和非旋转对称性的物波进行了波面拟合,并设计了相应的计算全息图。结果表明,物波函数的拟合精度和全息图的绘制精度均有明显的提高,且计算速度快。     

图像传感器像素化效应对菲涅耳非相干关联全息分辨率的影响

作为复光场显微成像的一种新技术,菲涅耳非相干关联全息术(Fresnel incoherent correlation holography,FINCH)因其非相干光记录的特点在近年来受到关注.FINCH作为一种新型非相干全息系统,如何设计光路实现其最佳的分辨率是一个关键问题.然而,针对这个问题的讨论,目前已有文献存在不同的观点,有关FINCH最佳分辨率的成像条件仍有待研究.全息图有效孔径大小是决定全息成像系统分辨率的重要因素,在FINCH系统中,全息记录距离的变化则会引起全息图有效孔径发生变化,全息图的有效孔径大小不仅与光路各元件的孔径有关,还与相干光波相互干涉叠加区域的面积以及图像传感器的像素间距等因素有关.本文基于波动光学理论,结合FINCH全息图的波带结构特征,研究了FINCH全息图的有效孔径.研究发现数字全息记录相机的像素化特性是影响FINCH成像分辨率的决定性因素,并进一步通过数值模拟和光学实验验证了理论分析结果:全息图记录距离(Z_h)等于空间光调制器加载的衍射透镜焦距(f_d)时,FINCH系统的再现像将会达到最佳横向分辨率,且分辨率随成像距离|Z_h-f_d|的增大而降低.     

数字全息图的非同步采样对再现像的影响

基于香农采样定理和傅里叶频谱分析,通过模拟数字全息光栅的实验,对非同步采样数字全息图的一些基本问题进行了分析。模拟实验结果表明：全息图透射率函数中的低频调制现象随非同步采样光栅空间频率的增大而变得更明显;全息图再现过程中的频谱泄漏使再现波前发生高频起伏,其影响大小取决于非同步采样的偏离程度,与光栅本身的空间频率无关。另由数值模拟实验表明,频谱泄漏对再现波前的影响可通过数字全息图加窗切趾方法来抑制,以提高再现像质量。     

地震波传播路径追踪的波动方程方法

在地震勘探的地震波传播研究中,波场传播路径追踪是一项重要研究内容,通常采用射线理论追踪地震波传播路径.提出一种波动方程波场传播路径追踪方法,首先利用窗口Fourier框架展开技术对源点和目标点的波场进行角度分解,并计算它们的方向照明,然后利用角度相干技术获取源点和目标点间的波场传播路径.该方法可以有效考虑地下非均匀介质对地震波场传播的聚焦与散焦作用.     

基于位相变更的非相干数字全息自适应成像

菲涅耳非相干数字全息作为一种非扫描的三维成像技术具有其独特的优势,但其成像过程中会受到各种像差的影响,导致成像分辨率、再现像的质量降低.为了解决这一问题,可以结合适当的自适应光学技术对波前像差进行探测和校正.位相变更是一种基于两幅具有已知位相差的强度图像实现波前探测和像差校正的技术.本文发展了基于位相变更的非相干数字全息自适应成像技术,不需要引入引导星,利用全息记录过程中的两幅相移全息图,实现波前像差的探测.本文给出了所发展技术的数值仿真和实验结果,结合位相变更算法求解出系统像差的位相分布,将像差的共轭位相加载到光瞳面上,在全息图记录的同时校正像差,从而提高重建像的质量.     

一种新的三维计算全息图的计算方法

介绍了一种制作真实三维物体计算全息图的新方法。用摄像机记录三维物体在非相干光照明条件下两个正交方向上不同视角的一系列投影像，将这些投影像导入计算机，在MATLAB中对其作快速傅里叶变换。对这一系列二维投影像的傅里叶变换图进行抽样，得到三维物体在透镜后焦平面上的光场分布，进而制成一张计算全息图。结果证明该方法可以实现对真实物体三维全息图的合成，并且在算法实现上更加简单，提高了程序的运行速度，有利于改善全息图再现像的质量。为解决真实物体相干全息记录中光源功率和相干长度对全息记录可行性的限制指出了一个新的方向。     

计算机制彩虹全息图的新算法

提出利用查表方法进行数字彩虹全息的计算方法.根据彩虹全息的基元全息图为线全息图的特点,找出物点与其线全息图的一一对应关系,建立空间点阵物点的线全息物光分布数据表.在对实际物体进行计算时,根据物点的位置,在数据表中找到与之对应的物光分布,并将这些分布进行叠加,从而形成实际物体被狭缝限制的物光分布,最后引入参考光计算其彩虹全息图.本方法充分利用了线全息图的性质,使得计算量大大减小,同时提高了计算速度.     

对于全息照相中一个基本问题的分析

通常情况下，再现光照明全息图后，观察者为什么只看到了物体虚象，看不到物体实象？本文对此作了分析．并提供了能看到两个物体象的全息图的制作条件．     

基于空间光调制器的非相干数字全息单次曝光研究

菲涅耳非相干相关全息术(Fresnel incoherent correlation holography,FINCH)利用在空间光调制器(spatial light modulator,SLM)上加载双透镜模式对同一物点光分束自相干,并通过改变加载的相位因子得到不同的相移全息图.本系统利用SLM可分区编码调制特性,将FINCH成像中SLM上分三次加载的0°,120°,240°相位双透镜掩模各提取1/3组成一幅复合相移模式加载,并研究了三种相位分布方式对FINCH成像质量的影响.结果表明:三个相位在SLM上分布间隔越大,再现像越清晰.在此基础上,提出了一种新的掩模加载方式,在SLM加载透镜阵列,每一个相位因子对应一个双透镜,具有一个光轴.实验表明,通过这种加载方式,通过SLM后形成的三个相移图能够一次在电荷耦合器上记录,并且三个相移图不重叠,然后通过MATLAB编程计算将不同相移角度的全息图分别提取出来,通过三步相移计算合成一幅包含有物光波的复值全息图,最后通过数值再现算法重建待测样品.此系统可用于对光源相干性较低的实时成像系统,也为微小形变测量、动态物体的观测提供了新方法,为非相干数字全息术的发展提供了新思路.     

光电子全息的计算机模拟和数值重视

Ｘ射线被原子的芯能级吸收后,激发产生的光电子波在传播过程中被周围的原子散射,同源产生的带有周围原子结构信息的散射波（物波）与未被散射的光电子波参考波）,具有良好的相干性,这两列波的衍射图即是光电子全息图。通过重现全息图,可重构三维空间原子像,获得原子级分辨率的三维结构信息。采用合理的物理模型,对ｃ（２×２）Ｓ／Ｎｉ表面中Ｓ原子,金属Ｃｕ原子以及ＹＢＣＯ原胞中的Ｃｕ２原这邻的一些原子簇,进行了光电子