数字全息显微术中重建物场波前的相位校正

数字全息显微术克服了传统光学显微术无法直接提取样品相位信息的缺点,可以对活体细胞组织等相位型生物样品进行定量测量和有效观察。但在数字全息显微成像过程中,像场弯曲会对再现像相位分布的测量和观察产生影响。提出一种采用相位相减来校正数字全息再现像像场弯曲的方法。通过在样品加入前后两次拍摄全息图,并对数值重建像分别进行去包裹运算再令其相减,即可实现对像场弯曲的有效校正,对蝉翼和大蒜表皮细胞等相位型物体进行测量,并采用数值校正和相位相减两种方法对像场弯曲进行校正。与现有的数值校正方法相比,利用相位相减获得样品三维相位信息的方法更为简单、可靠,是校正像数字全息再现场弯曲的有效方法。     

显微数字全息数值再现中的自动聚焦

自动聚焦是显微数字全息数值再现中的一项关键技术。基于菲涅耳变换重建算法, 采用实验验证的方法, 对显微数字全息成像中六种典型聚焦评价函数的性能进行了对比研究。提出了利用再现像部分区域进行调焦判断的方法。结果表明, 这些函数都具有较好的单峰性、一致的调焦范围和准确性, 但与梯度运算相关的调焦函数运算时间太长; 傅里叶频谱函数调焦速度最快, 是首选的聚焦评价函数。选取再现像部分区域作为调焦计算区域, 可大大缩短调焦时间。对于低信噪比全息图, 利用维纳自适应滤波进行预处理及对再现像进行后处理, 有利于提高自动调焦的准确性及再现像的质量。     

参考光波面质量对全息存储质量影响的数值模拟研究

采用数值模拟方法研究了不同种类参考光波面质量对再现图像质量的影响.针对全息实验实际情况,对二值图像建立了傅里叶变换全息图记录和读出的物理模型,分别考察采用一般平面波参考光、高斯光束球面波参考光和散斑参考光时的读出图像质量,并以信噪比损失作为衡量图像质量的定量工具.模拟结果表明,在理想平面波参考光和球面波参考光的情形,全息读出图像质量非常好,与输入图像相比信噪比损失在0.6dB以下.但是对于散斑参考光,尽管其极优的位移选择性提供了高密度存储的可能性,但再现图像质量明显变差,信噪比损失在5dB以上,实现有效的数据存储位密度将是十分困难的.为了兼顾存储密度和再现质量,应该考虑优化参考光的途径.     

同轴软X射线全息成像及其数字重现

用光刻胶记录了水窗波段同轴Ｘ射线全息图,并以数字方法再现了原物像。所用光源为经线性单色仪单色化的８００ＭｅＶ电子储存环弯铁辐射（３．２０ｎｍ）。再现物体的分辨率为２μｍ,并有较大提高的可能性     

采用阵列波带片波前传感的激光波前重构

 在高功率激光系统，激光束小尺度相位畸变波前探测是实现激光束中频段波前补偿与控制的重要前提。采用阵列菲涅耳波带片作为激光束波前传感的子孔径分割器，利用区域重构的Southwell模型进行波前重构。并针对波前传感器子孔径数目、小尺度相位畸变波前的参数对波前重构精度影响进行分析与模拟计算，给出了阵列菲涅耳波带片合理的子孔径数目，为20×20～30×30；对小尺度相位畸变，激光束波前的重构误差小于十分之一波长。     

数字微镜用于菲涅耳衍射全息显示的理论研究

导出人眼感觉的菲涅耳衍射全息的数字微镜重建场强度表达式.基于数字微镜每显示周期8幅二值图形成灰度图的机制,比较了每周期8幅及256幅二值图方案时菲涅耳衍射全息的显示质量.结果表明,数字微镜显示图像的质量低于数字全息波面重建质量.存在优化控制数字微镜提高显示图像质量的可能性.     

Analysis of Volume Hologram Using Fresnel Coefficient Matrix

ｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　ＳｉｍｐｌｅａｎｄｏｒｒｉｇｏｒｏｕｓｃｏｕｐｌｅｄｗａｖｅｔｈｅｏｒｉｅｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆＢｒａｇｇｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｗｅｒｅｕｓｅｄｇｅｎｅｒａｌｌｙｉｎｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｖｏｌｕｍｅｈｏｌｏｇｒａｍ［１～４］－Ｈｏｗｅｖｅｒ,ｔｈｅａｃｔｕａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｉｎｄｅｘｉｎａｖｏｌｕｍｅｈｏｌｏｇｒａｍｉｓｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓａｎｄｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｈｏｌｏｇｒａｍｍｅｄｉｕ…     

Analysis of Volume Hologram Using Fresnel Coefficient Matrix

The spectral characteristics of volume hologram is analyzed using Fresnel coefficient matrix. The volume hologram is treated as a medium in which the refractive index changes continuously. The analysis is in good consistency with previous experimental results of volume hologram.     

多波长同时照明的菲涅耳域非相干叠层衍射成像

传统的叠层衍射成像往往采用单波长照明,即使使用多波长来提升恢复质量也是采用依次照明的方式,同时对相干性要求很高.非相干光照明一直被认为不利于衍射成像.本文提出了一种多波长同时照明的非相干叠层衍射成像方案及相应的多路复用叠层衍射成像算法,并通过仿真和实验验证了该方案的可行性.相比于传统的相干叠层衍射成像方案,该方案不仅能够很好地恢复物像,同时也能够恢复不同波长下分别对应的物体的光谱响应、复振幅探针和光谱比例,从而获得更多的物体信息,具有多通道和多光谱的优势.同时,通过彩色图像编码的方式,能够实现物体的真彩色复原和图像质量的增强.此外,还证明了该算法具有很强的鲁棒性,研究了最多可分辨波长的数量.该研究结果为叠层衍射成像技术的信息多路复用及多光谱成像在更多领域的应用展现了可能性.     

高数值孔径二次谐波显微术的分子取向探测

基于矢量衍射理论和格林函数法,利用坐标变换分析高数值孔径条件下二次谐波强度随胶原纤维取向的变化规律.研究结果表明,当胶原纤维垂直于z轴时,聚焦光场Ey、Ez分量的增强导致二次谐波相对强度极小值的上升；随着胶原纤维极角的改变,二次谐波强度的整体变化趋势发生变化,同时前向和后向二次谐波之间的强度变化也出现明显差异.     

数字全息显微系统结构参量对再现像质的影响

为了获取高质量的数字全息显微再现像,分析了同轴相移数字全息显微系统结构参量对再现像质的影响.首先经过计算得出理想成像时,像空间物光波频率完全由物体面形结构频率和系统放大倍率决定.然后基于显微成像时物光波的所有频率分量都应该被有效记录的分析,得出在同轴相移系统中放大倍率必须使物光波的空间频率缩小到满足采样要求|并得出在相同的放大倍率下记录距离会影响有效记录的物体尺寸,记录器件离开像平面的距离越小,有效记录的物体尺寸越大,在像平面上时有效记录的物体尺寸最大.计算机仿真和光学实验都证明了上述结论的正确性.     

数字全息显微系统结构参量对再现像质的影响

为了获取高质量的数字全息显微再现像,分析了同轴相移数字全息显微系统结构参量对再现像质的影响.首先经过计算得出理想成像时,像空间物光波频率完全由物体面形结构频率和系统放大倍率决定.然后基于显微成像时物光波的所有频率分量都应该被有效记录的分析,得出在同轴相移系统中放大倍率必须使物光波的空间频率缩小到满足采样要求;并得出在相...     

菲涅耳数字全息成像系统的焦深

焦深是表征成像系统性能的重要参数.基于透镜相干成像的焦深判据,利用数值积分和计算机模拟的方法,分析和推导了菲涅耳数字全息成像系统的焦深,给出了相应的焦深表达式,并与利用理想成像四分之一波像差的判据得到的焦深进行了比较.结果表明:菲涅耳数字全息成像系统的焦深不同于透镜相干成像系统的焦深.在记录距离和CCD参数一定的条件下,离轴菲涅耳数字全息成像系统的焦深略大于同轴菲涅耳数字全息的焦深;离轴对称偏置情况下的焦深略大于非对称情况下的焦深.利用像强度判据得到的焦深,能够较好地表征数字全息成像系统的性能.     

Examination of Validity of Paraxial Approximation in Second Harmonic Generation Microscopy under Low Numerical Aperture

By using a vectorial approach, the validity of paraxial approximation in second harmonic generation （SHG） microscopy under low numerical aperture （NA） is examined when the sample is a collagen fibril. Due to the larger value of dzzz and tensorial nature of SHG, the component Ez of the focused fieM may have strong effect on the radiation pattern of SHG. Numerical results indicate that when the value of NA exceeds 0.3, the effect of Ez can not be neglected, which results in the invalidation of paraxial approximation in SHG microscopy despite the fact that SHG microscopy is still under low NA focusing.     

基于菲涅耳全息图和离散余弦变换的“盲数字水印”技术

基于光学菲涅耳全息图和相位密码板,结合离散余弦变换,设计了一种新的正实值编码的“盲数字水印”计算方法.相位密码板是多个点光源的菲涅耳衍射光场的相角之和,原始水印图像在其菲涅耳衍射域中与通过相位密码板的参考光作相干叠加,形成菲涅耳全息图;之后将其嵌入到原始宿主图像的离散余弦变换中,同时将此叠加水印信息的原像素值用其邻近的原像素均值来替换;通过作逆离散余弦变换,获得了已嵌入水印信息的正实数值的目标图像;通过对载有水印信息的目标图像作逆运算,从中提取了原始水印图像.数值计算结果表明：该水印计算法对JPEG有损压缩、剪切、噪音污染和重采样等攻击,具有很强的鲁棒性.由于本算法属“盲数字水印”技术,以及水印信息的灵活嵌入和多重密钥（衍射距离、多个点光源位置等）的随意选择,从而使该算法具有很高的安全性和实用价值.     

用一幅离轴菲涅耳数字全息图重建物光波的局域算法研究

基于对离轴菲涅耳全息干涉条纹强度分布的分析,根据CCD记录数据的特点研究了从一幅全息图重建物光波波前、再现物体像的一种新方法.以记录面上某一点（CCD靶面上某一像元）为中心取一个小邻域,假设在该邻域内参考光的振幅、物光的振幅和相位是慢变化的,全息图的强度变化仅是由倾斜入射的参考光的相位变化引起的,从而可用最小二乘法构建一个线性方程组,通过求解该方程组可求得该点物光波的振幅和相位.文中给出了该方法的基本思想和理论分析,并通过计算机模拟和初步的光学实验,验证了该方法的正确性和有效性.     

数字全息波前重建中的像平面滤波技术研究

基于数字全息图的频谱平面滤波及像平面滤波技术,最近出现两种可变放大率的物光波前重建方法.为适应数字全息精细检测的要求,对两种滤波方法进行了研究,导出让局部重建图像布满重建平面的表达式.研究结果表明,像平面滤波技术优于频谱平面滤波技术,基于像平面滤波技术的重建方法能够按照需要的放大率高质量地重建局部物光场.给出彩色数字全...     

基于波像差检测的大口径RC光学系统装调分析

通过对520 mm口径RC系统进行面形波像差检测,并将其主、次镜各光学零件实际面形的干涉检测结果输入Code V软件进行了系统成像质量的波像差分析.分析结果与实际系统装调完成后的系统成像质量波像差检测结果对比,具有高度的一致性,说明在计算机辅助装调工艺中应用该仿真工具仿真度高,可以用于实际光学装调的仿真分析、指导光学装调.     

Temperature Effect on Stress-Strain Properties of Dispersion-Hardened Crystalline Materials with Incoherent Nanoparticles

Russian Physics Journal - In this paper, the mathematical simulation is used to study the effect from the size of incoherent nanoparticles on thermal strength of heterophase aluminum alloy in...