[發明專利]一種相移數字全息高速成像方法及系統

有效

• 申請號: 201210406054.9
• 申請日: 2012-10-23
• 公開（公告）號: CN102944989A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 陸小微;徐世祥;李景鎮
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G03H1/22
• 分類號: G03H1/22;G03H1/12
• 代理公司: 深圳市恒申知識產權事務所(普通合伙) 44312
• 代理人: 陳健

1.一種相移數字全息高速成像方法，其特征在于，包括下述步驟：

步驟A，利用光源照射目標物后產生物光，所述物光攜帶物有信息；

步驟B，將零相移參考光和π相移參考光分別與所述物光進行干涉，每次同時形成兩幅全息圖；

步驟C，根據所述兩幅全息圖恢復目標物的原始光場。

2.如權利要求1所述的相移數字全息高速成像方法，其特征在于，所述步驟C包括：

步驟C1，將兩幅全息圖I₁（x，y）和I₂（x，y）表達為：

I₁(x,y)=|O(x,y)|²+|R₁(x,y)|²+2|O(x,y)||R₁(x,y)|cos(φ+δ₁)??（1）

I₂(x,y)=|O(x,y)|²+|R₂(x,y)|²+2|O(x,y)||R₂(x,y)|cos(φ+δ₂)其中，(x,y)表示全息圖接收裝置所在的記錄平面的坐標，O(x,y)表示記錄面上的物光，R₁(x,y)和R₂(x,y)為光強度相同、位相不同的零相移參考光和π相移參考光，即光強度|R₁|=|R₂|，δ₁和δ₂為相移量；

步驟C2，定義步驟C1的公式中δ₁=0，δ₂=π，得到：

I₁(x,y)=|O(x,y)|²+|R(x,y)|²+2|O(x,y)||R(x,y)|cosφ；???（2）

I₂(x,y)=|O(x,y)|²+|R(x,y)|²-2|O(x,y)||R(x,y)|cosφ

步驟C3，將步驟C2中的兩式相加獲得目標物的振幅，將兩式相減進行希爾伯特變換得到目標物的位相，將得到的振幅和位相進行反向菲涅爾衍射即可恢復目標物的原始光場。

3.一種相移數字全息高速成像系統，其特征在于，包括：

參考光產生組件，用于產生零相移參考光和π相移參考光；

全息圖生成組件，用于將零相移參考光和π相移參考光分別與物光進行干涉，形成兩幅全息圖；所述物光攜帶有物信息，由光源照射目標物后產生；

原始光場恢復組件，用于根據所述兩幅全息圖恢復目標物的原始光場。

4.如權利要求3所述的相移數字全息高速成像系統，其特征在于，所述相移數字全息高速成像系統還包括：

一激光器，用于產生連續激光；

第一透鏡組，對所述激光進行準直處理；

半波片，改變經所述第一透鏡組準直處理過的激光的偏振角度，產生線偏振光；

第一非偏振分束器，用于將所述半波片產生的線偏振光分成兩束，一束照射目標物后形成物光，另一束輸出至所述參考光產生組件以產生零相移參考光和π相移參考光。

5.如權利要求4所述的相移數字全息高速成像系統，其特征在于，所述參考光產生組件包括：

第一偏振分束器，用于將接收到的線偏振光分成兩束參考光束；

零相移參考光產生組件，用于將所述兩束參考光束中的透射光作為零相移參考光輸出；

兩個共焦透鏡，用于將所述反射光增加π相移，產生π相移參考光；

若干反射鏡，分布于所述兩個共焦透鏡之前的光路、或之間的光路或之后的光路上，將所述π相移參考光輸出所述全息圖生成組件。

6.如權利要求5所述的相移數字全息高速成像系統，其特征在于，所述全息圖生成組件包括：

第二非偏振分束器，用于將物光、零相移參考光、π相移參考光進行合束，使物光與零相移參考光、π相移參考光具有相同的傳輸方向；

第二偏振分束器，用于將所述第二非偏振分束器合束后的輸出光進行分束，使得零相移參考光和π相移參考光分別與所述相應偏振態的物光進行干涉，形成第一全息圖和第二全息圖。