扩展白光编码栅谱衍射干涉仪:理论

本文提出了一种新型的扩展白光光栅衍射干涉仪.系统中两块编码光栅用透镜互相成倒像,被测物置于其间并且也用透镜成像于观察屏上.物体的任一像点的强度决定于编码光栅傅里叶谱分布经过的相应的部分物体中的相位变化,由于色散从而得到带有彩色的干涉图.干涉形式可以用不同图案的编码栅来调换.系统用菲涅耳近似衍射理论进行了分析,导出了一般性结果,研究了编码栅形状,傅里叶变换谱和干涉形式之间的关系.最后给出了实验.     

谱衍射干涉的计算模拟

本文提出谱衍射干涉的计算模拟方法.着重讨论了谱为几何图案时的干涉现象,得到干涉场强正比于物体沿图案路径的线积分.根据实验观察用二次位相函数来近似模拟酒精灯火焰的位相延迟,相应计算了几种特殊谱分布的衍射干涉强度分布,得到与实验相一致的结果.本文还讨论了几种特殊谱衍射干涉的特点,得到了一些结论.     

相位梯度条纹假彩色化的色度研究

用色散单棱镜和双棱镜,对谱衍射干涉和傅里叶滤波准光干涉的相位梯度条纹,进行周期性非对称和对称假彩色编码.本文用色度学方法统一计算和分析了编码色的色品,主波长,色度纯,光度和单色含量与相位梯度的关系.导出了各种系统获得最佳编码色的结构参数条件.同时还提出了双棱镜非重叠色散相补的对称彩色编码新方法.     

利用合成谱在计算全息图中编码多个物体的方法

 提出在迂回位相傅里叶变换计算全息图中利用合成谱记录多个物体的方法。该方法利用多个物体合成的傅里叶频谱,代替传统的迂回位相型计算全息图中的单一频谱,在一幅计算全息图中完成多个物体的编码。再现时多个物体同时再现在同一衍射级的周围,并且再现像的形式可以多种多样。采用液晶空间光调制器(LC SLM)完成计算全息图的光学再现,实验验证了方法的有效性。结果表明：该方法可有效提高计算全息图的信息容量。     

利用傅里叶变换全息图实现彩色胶片存储

本文提出一种利用傅里叶变换全息图存储彩色胶片的方法.在参考光路和透明片后置入采栅,以红、绿、蓝三种波长记录+1级谱的点全息图.当三色光分别照明各自的全息图时,可再现两个真彩色图像.     

基于相位重建的叠栅层析技术

针对叠栅层析研究中采用基于相位重建方法处理叠栅条纹图像的问题,用标量衍射理论对叠栅偏折仪的叠栅条纹形成原理进行分析.通过小孔滤波分别提取光场的零级和一级频谱,分析结果与传统的通过几何叠加原理的结果一致,在形式上更加精确.结论表明,叠栅条纹是多波面剪切干涉的结果,且一级频谱滤波下的叠栅条纹图像满足严格的余弦强度分布.采用基于多重网格相位展开的傅里叶变换方法和叠栅层析滤波反投影算法对丙烷燃烧场进行了层析重建.     

分数傅里叶变换全息图及其再现像的解析性

将分数傅里叶变换用于全息图制作,针对各种记录方式,全面研究了分数傅里叶变换全息图无透镜再现像的共轭关系和放大率关系,确切完整地给出了分数傅里叶全息术傍轴几何光学理论的数学表达和物理解释.计算机模拟实验证明了结论的可靠与可行.     

共轭对称延拓傅里叶计算全息

提出一种计算全息算法,将物光波进行共轭对称延拓,经快速傅里叶变换直接生成实函数,其中包含物光波的幅度和相位信息,可编码得到灰度全息图.利用此全息图可清晰地再现原物光波.通过共轭延拓生成计算全息图的方法与以往基于干涉的计算全息不同之处在于,这里并不需要模拟物光和参考光的干涉,计算效率很高.利用生成的全息图在数字再现和光电再现实验中均获得了良好的效果.理论推导和实验结果都验证了算法的有效性. 关键词： 计算全息 共轭对称 数字再现 光电再现     

二元计算全息图制作北大核心CSCD

全息防伪技术已经实现了工业上的应用,但仍存在精度差、成本高等问题。通过计算出二值图的傅里叶变换频谱,采用罗曼三型编码,计算出二元全息图。通过电子束蒸发镀膜、等离子增强化学气相沉积、电子束曝光、感应耦合等离子干法刻蚀、纳米压印等半导体工艺,制备出了高精度、低成本、可复制的全息图。并对所制备的全息图分别用红色、绿色激光进行了测试,得到的衍射图案清晰,复现方式简单。     

非线性限幅傅里叶计算全息的数字水印方法

基于信息光学理论提出了一种非线性限幅傅里叶计算全息的信息隐藏方法,使数字水印具有更好的稳健性.在传统傅里叶变换全息基础上提取计算全息图的振幅和相位,将相位信息作为输入函数,振幅信息转换成偏置函数,经过非线性限幅处理后得到二元傅里叶计算全息图.由于二元全息图比普通全息图具有更强的抗噪性能,从而大大提高了数字水印的稳健性....     

显微数字全息中物光波前重建方法研究和比较

根据全息理论和线性系统理论,采用离轴无透镜傅里叶变换全息记录光路,对利用菲涅耳近似法、基于瑞利—索末菲衍射积分的卷积法以及角谱理论方法数值重建全息图进行了比较研究,并做了计算机模拟验证.结果表明：菲涅耳近似法和角谱方法重建像质比较好,且菲涅耳方法重建速度快;在记录距离极小的情况下,尽管记录距离不满足通常的菲涅耳近似条件,菲涅耳近似公式仍然成立;自由空间脉冲响应的快速傅里叶变换的性质与距离有关,由卷积方法得到的再现像只在某一特定距离下比较理想;对于极小物场、大孔径显微数字全息来说,菲涅耳近似重建方法是较为有效的方法.     

实时彩色编码微分干涉

在光栅谱衍射干涉法的基础上,本文提出用色散效应产生的相位体微分干涉条纹,进行实时假彩色编码的原理.编码色与相位梯度间具有直接对应的周期性变化关系.分析了编码色为单谱线纯色,高纯度混色和艳色的条件,讨论了光栅参数的选择.首先实现了微分干涉条纹的真正彩色化.     

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…     

二元相位计算全息图

本文提出了对物体傅里叶变换频谱的实部或者虚部编码制作计算全息图的方法,并且指出这种全息图可以在相位编码方向上采用多路技术,使其具有一图多用的功能.文中给出了实验结果.     

傅里叶计算全息图的数字再现及混叠的消除

提出了一种傅里叶计算全息图数字再现中混叠消除的方法。通过对傅里叶变换计算全息图再现过程的分析,在空域扩展待编码图像的范围,实现了数字图像的傅里叶Burch型计算全息图的制作。对编码的实值图像作逆傅里叶变换,可以准确地重建原图像。该编码方法解决了再现过程中图像混叠的问题,适用于对所有灰度图像的编码。实验结果表明,提出的编码方法可以得到清晰的再现图像。     

FTIR单边干涉图相位校正技术的研究与改进

基于傅里叶变换红外光谱仪干涉图的单边过零采样和非对称性,对相位校正技术进行研究和改进。针对Mertz乘积法对切趾函数的匹配性要求高,干涉图非对称切趾旁瓣抑制效果差、光谱分辨率低的缺点,综合Mertz法和Forman法的特点提出一种改进的相位校正方法。采用对称化方法将单边干涉图变换为双边干涉图、对称切趾、傅里叶变换重建功率谱,并采用对称化的双边干涉图傅里叶变换求取高分辨率的相位谱,提高相位校正的精度。通过仿真分析了非对称窗函数较对称窗函数有比较宽的主瓣宽度、高的旁瓣幅值,分辨率降低;实验验证该改进的相位校正方法功率谱误差小、计算量少,且光谱分辨率比较高,达到2cm-1。     

莫尔投影法产生相位体的等位线条纹

基于莫尔效应,本文提出了一种利用白光面光源进行双编码栅反向投影,以等位线条纹的形式测量物体相位变化的新方法.详细分析了编码栅函数与等位线类型或背景条纹之间的关系,讨论了离焦效应和结构参数选择,最后给出了实验结果以及可能的应用,显然在许多情况下具有为光学干涉法所没有的独特优点.     

编码板照相干涉法

通常光学干涉仪是基于双(多)光束干涉原理,而全息干涉仪是基于两次曝光的全息图再现时的衍射干涉效应,都应用了光波干涉原理.它们的测量是以波长为尺度的,因此对于强变化位相体本身的位相变化是无能为力的.本文提出一种不同于位相相干的方法,即非相干光的编码板照相剪切干涉法.     

试谈傅里叶变换全息图与夫琅和费全息图

本文从理论和实验两个方面论述了傅里叶变换全息图与夫琅和费全息图是两种不同类型的全息图,从而提出了与流行的“夫琅和费全息图即傅里叶变换全息图”观点不同的看法.     

电子全息法三维物场逐层分析

本文叙述了一种三维物场的定量再现、分析方法,其中采用了电子全息法,它包括:1)三维物场全息图的数字记录,2)全息图面上复振幅分布的数字再现,3)三维物场的逐层再现。由此可以获得整个三维物场的信息,这一方法以CCD摄象机作为记录介质,然后把由CCD采集的数字全息图输入计算机,利用频谱滤波法经过傅里叶变换、频谱分离、反傅里叶变换再现出全息图面上的复振幅。在此基础上借助频域衍射公式可再现出任何一层(平行于全息图面)上的图象。这样,我们用这一数字再现和逐层分析的方法便可研究三维物场的一些特性,如物体在其中的位置等。整个再现过程是由计算机软件实现,其中采用了二维快速傅里叶变换算法,再现过程可在几分钟内完成。本文同时还给出了这一数字再现方法的空间分辨率,并且通过计算机模拟展示了一个理想三维物场的再现过程及再现结果。最后指出了这一方法存在的问题及未来的应用前景。