基于迈克尔逊干涉仪的非相干同轴数字全息成像系统研究

摘要

全息成像技术可以记录物光场的振幅与相位分布，在很多领域有着广泛的应用。非相干全息术使用非相干光源，克服了激光全息术相干散斑噪声严重，对系统装置稳定性要求较高的缺点，拓展了全息成像技术的应用范围。本论文主要探讨基于迈克尔逊干涉仪的非相干同轴数字全息成像系统。
　　本文首先介绍了非相干光全息成像技术的发展历程与研究现状，然后详细介绍了非相干光全息成像技术的基本原理，并对几种典型的非相干光全息成像系统进行了分析。以基于迈克尔逊干涉仪的非相干光全息成像系统为例，探讨了该系统点扩散函数的计算方法，全息图的记录原理，数值再现算法，孪生像与零级项的消除方法等内容。
　　研究了广义相移数字全息干涉术(GPSI)的基本原理，探讨了基于衍射光相位场统计特性的相移量盲取算法在非相干光全息成像系统中的应用，结合三步GPSI算法与四步GPSI算法推导了物光场再现公式。
　　搭建了一种基于迈克尔逊干涉仪的非相干同轴数字全息成像系统，并对分辨率板、钢尺进行了成像实验研究，实验结果表明：此系统可以实现全息图的快速记录与再现，三步GPSI算法与四步GPSI算法应用于此系统可以成功消除孪生像与零级项，获得清晰的重建像。对标准分辨率板的实验表明，在横向放大率为1.6倍时，系统的横向分辨率可达45lp/mm。在此基础上，搭建了一种基于迈克尔逊干涉仪的非相干同轴数字全息望远成像系统，并成功对两组反射式物体进行了望远成像实验。
　　利用重建图像的对比度作为判断函数，对系统的自动聚焦特性及相移误差校正算法进行了研究，实验发现，此判断函数仅适用于噪声较低的平面物体的数字自动聚焦与相移误差校正，在所拍摄物体为立体结构或重建图像噪声较高时，这种自动聚焦方法不适用。

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1 绪论

1.1 数字全息术简介

1.2 非相干全息术的提出

1.3 非相干全息术的发展

1.4 研究内容及结构安排

2 非相干同轴数字全息术的原理

2.1 标量衍射理论

2.2 惠更斯——菲涅尔原理与菲涅尔衍射公式

2.3部分相干理论

2.4非相干同轴数字全息图的记录

2.5 非相干同轴数字全息图的再现

2.6 本章小结

3广义相移数字全息干涉术在非相干全息中的应用研究

3.1 广义相移数字全息干涉术简介

3.2 广义相移数字全息干涉术相移量提取算法

3.3 本章小结

4 基于迈克尔逊干涉仪的非相干同轴数字全息成像系统研究

4.1 基于迈克尔逊干涉仪的非相干同轴数字全息成像系统实验光路

4.2基于重建图像对比度的自动聚焦算法

4.3相移误差校正改善重建像质量

4.4 本章小结

结论与展望

参考文献

个人简历与硕士期间发表论文

个人简历

硕士期间发表论文

致谢