多平面数字全息显微成像研究

摘要

多平面数字全息显微方法就是在数字全息显微技术的基础上，通过对全息图进行一次重建，同时得到多个平面的清晰再现像的一种全息重建方法。在数字全息显微中，由于景深的限制，使得一次重建只能有一个平面成精确的聚焦像。本文在离轴记录全息图的条件下，通过在任意距离一次重建的方法就能获得所有平面的清晰的聚焦再现像。本文的主要内容如下：
　　1.首先简单介绍了菲涅耳衍射公式，其次对于离轴全息进行了讨论，推导了离焦面上轴外点的光场公式，得出结论：轴外点的光场不仅与离焦量有关，还与记录距离有关。
　　2.详细讨论了二次衍射过程，推导了衍射光场，得到了最终的表达式：两次衍射的光场是第一次衍射光场、第二个平面的光瞳函数、相位因子这3个量的卷积，光场的位相受到卷积中的相位因子调节。并证明了推论：二次衍射是第一次衍射光波的继续传播。
　　3.为了解决数字全息显微中的景深焦深问题，进行了多平面数字全息显微方法研究。该方法能实现经过一次重建得到了4幅清晰的再现像，通过将一个非共轭二次扭曲位相因子作用于全息系统传递函数，然后计算出离焦位置以及确定重建距离，最后得到所有平面都聚焦的像。

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第一章 绪 论

1.1 全息术简介

1.2 多平面数字全息显微术概述

1.3 多平面数字全息显微技术的研究现状

1.4 本论文的主要研究工作

第二章 标量衍射理论

2.1 衍射理论基础

2.2 数字全息的记录与再现

2.3 空间滤波

2.4 本章小结

第三章 离轴菲涅耳数字全息术

3.1 菲涅耳离轴数字全息图的记录与再现

3.2 离轴菲涅耳数字全息系统的景深焦深分析

3.3 本章小节

第四章 二次衍射理论

4.1 二次衍射设想

4.2 二次衍射公式推导

4.3 二次衍射分析

4.4 本章小结

第五章 多平面数字全息显微

5.1 数字全息显微原理

5.2 多平面数字全息显微原理

5.3 多平面数字全息实验研究

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 论文创新点

6.2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢