数字全息中相移法消零级技术的研究

摘要

数字全息技术目前被广泛应用于三维成像、显微成像、波前记录与再现、数据存储与加密等诸多领域。在全息图的再现过程中，零级像和共轭像会严重影响物波的再现效果，为此，人们发展出数值法和相移法消零级技术，由于相移法消零级技术理论上可完全消除零级像的干扰，所以备受关注。但现有的相移法消零级技术，普遍存在相移步数多、相移装置精度要求高、实验装置复杂、易受环境干扰等缺点。针对这些问题，本文提出了一种通过一步相移的方法，实现相移法消零级技术，通过理论模拟，验证了改方法的有效性。具体研究工作如下:
　　1、综述了数字全息技术中消零级技术的国内外的发展现状，对数值法和相移法消零级技术进行了分析和比较。依据数字全息原理，分析了零级像对全息图再现的影响，对现有的定步长和等步长消零级算法进行了分析。
　　2、在基于特曼-格林干涉仪或马赫曾德干涉仪的相移干涉实验系统的基础上，提出一种新型相移数字全息光路，该光路采用双参考光矩形光路，通过在PZT上固定双面镜在光路中所形成的特性，实现对相移全息算法的改进，实现了一步相移全息术。
　　3、研究了一种未知角一步相移算法，该方法的相移角为任意角，参考光的相位只需改动一次，通过菲涅耳逆变换即可还原原始光波，增加了巨大的实验可行性。
　　4、对相移全息术进行了误差分析，分析了主要误差的影响，主要包括:环境因素、相移器因素以及光源因素、人为因素等等。

目录

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摘要

第一章 引言

第一节 数字全息技术简述

第二节 数字全息消零级方法综述

1．2．1 数值法消零级

1．2．2 相移法消零级

1．2．3 消零级方法优劣比较

第三节 国内外发展现状

第四节 本文主要研究内容

第二章 数字全息系统的消零级技术

第一节 数字全息记录与再现

2．1．1 数字全息记录原理

2．1．2 数字全息再现原理

2．1．3 记录过程中最小距离的要求

第二节 数字全息零级像的影响

第三节 数值法消零级

2．3．1 小波变换方法消除零级像

2．3．2 同态滤波方法消除零级像

第四节 相移法消零级

2．4．1 传统相移算法

2．4．2 传统相移实验装置

第三章 基于相移的一步法消零级原理

第一节 简化消零级相移步骤的意义

第二节 固定角一步相移算法

第三节 任意角一步相移算法

第四节 本章小结

第四章 实验系统与分析

第一节 相移法消零级模拟实验

4．1．1 传统四步相移技术模拟

4．1．2 相移的一步法消零级方法模拟

第二节 相移法法消零级实验系统

4．2．1 四步相移消零级实验系统

4．2．2 一步法消零级实验系统

第三节 结果与分析

4．3．1 相移法一步消零级结果

4．3．2 相移法消零级误差

4．3．3 背景光误差

4．3．4 光源强度涨落误差

第五章 结论与展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果