体全息成像深度分辨率特性的实验研究

摘要

体全息成像技术是采用体全息光栅作为高性能成像元件(体全息透镜)对物体实现三维成像的技术。基于体全息原理，采用探测光波照明三维物体进行成像时，满足布拉格条件的光波将通过体全息光栅透镜、实现三维物体的光学断层扫描成像。 本文在概述了体成全息成像技术及系统的国内外研究现状的基础上，详细阐述了体全息光栅成像透镜的制作方案，在实验上研究了体全息光栅衍射成像的深度分辨率特点。特别研究了体全息成像系统的工作距离Zf、全息透镜半径R等参数对成像深度分辨率的影响。 通过改变工作距离Zf时，对制作的不同全息的全息透镜的衍射效率的归一化曲线进行分析，得出工作距离Zf与深度分辨率呈反比的关系。并且通过用该组全息透镜对分辨率板上的0组1号元素(空间频率为1，线宽为500μm)分别进行衍射成像实验，在不同工作距离Zf条件下得到三组不同的图像，通过对三组图像的比较，二者得出的结论一致即：随着工作距离的减小，全息透镜的深度分辨能力逐步提高。同样，在物光与参考光夹角θs和工作距离Zf固定的情况下，研究了不同的全息透镜半径R对深度分辨率的影响，并用该组透镜对物体进行衍射成像，随着半径的增大，深度分辨率不断增大，分辨能力逐渐提高了。 在实验工作中，本论文在体全息成像系统工作距离Zf、全息透镜半径R对其深度分辨性能的影响取得了进展。最后，对今后的工作做了展望，并指出提高体全息透镜的深度分辨率、提高成像质量、体全息透镜的固定方案方面的研究应该作为今后工作的重点。

目录

文摘

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声明

第1章绪论

1.1课题背景及研究意义

1.2国内外体全息透镜的研究现状

1.3本课题的主要研究内容

第2章体全息光栅理论基础

2.1光折变晶体的全息存储机理

2.2体全息光栅的基础理论

2.3 Kogelnik一维耦合波理论

2.4体全息成像系统衍射光场的理论分析

2.4.1球面波与平面波相干涉

2.4.2平面波与平面波相干涉

2.5本章小结

第3章体全息成像实验系统的主要硬软件设备

3.1实验光路及主要硬件相关性能指标

3.1.1体全息透镜的记录光源

3.1.2设备集成控制卡

3.1.3线性平移台及其控制器

3.1.4激光功率计

3.1.5光学平台

3.1.6参考光和物光扩束准直系统

3.2体全息成像实验软件控制系统及其操作说明

3.2.1软件简介

3.2.2控制软件使用说明

3.3本章小结

第4章体全息成像系统参数对深度分辨率的影响

4.1体全息透镜记录材料

4.2实验方案

4.2.1实验光路图

4.2.2实验光路的相关描述

4.3实验结果

4.3.1体全息透镜的记录过程

4.3.2工作距离对全息透镜深度分辨性能影响的实验研究

4.3.3体全息透镜半径R对其深度分辨性能影响的实验研究

4.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间所发表的学术论文和完成的科研成果

致谢