相干全息术的光源大多是应用的激光,相干光源在后期的图像观察上会产生零级像和孪生像,对实验的观察结果影响非常大。所以此篇论文在光源的选择上应用的是非相干光源结合全息术,运用MATLAB语言程序模拟实验,对微小物体的三维信息进行观察和再现。  非相干全息术[6]一般是借助某种特殊光能够把来自同一个物体发出的光一分为二。因为这一点源发出的光在空间是独立的,不相干的,也就是说这两束光在空间能够发生相互的干涉形成全息图,科学家们借此来实现全息图的记录。非相干全息图的记录过程就是把全部的点源在空间形成的衍射叠加。由于相干光源在衍射的过程中会产生孪生像和零级衍射像,对实验结果的观察有很大的影响。在这一点上,非相干光源刚还避开这一影响,所以本文采用的是非相干光源。

借鉴于此,本文希望通过模拟,将这种全息技术与MATLAB相结合,得到物体全息的三维信息。重点做了以下的工作:第一,介绍全息术的历史来源和发展历程;第二,阐述全息术的原理;第三,进行图片采集,实现了计算全息图的快速制作,运用MATLAB程序对所观察的物体图像进行全息模拟实验,最后通过模拟实验的结果,分析找到分辨率最高的全息图片。实现了整个全息记录和再现过程的计算机模拟。与传统的编程语言和绘制方法相比较,该算法在实现上更加简单和快捷,并且利用三步相移叠加高计算全息图质量的措施,很大程度上的提高了微小物体的观测分辨率。

1。 全息术的基本原理

1。1 全息术的基本原理

全息术的基本原理就是利用光波的干涉和衍射现象对物体三维信息进行再现的过程。而且全息术在模拟实验的过程中主要有两大步骤,一是对观察物体的波前记录,二是对第一步记录的波前信息进行波后再现[7]。然后利用全息干板将干涉得到的图样记录下来,记录在干板上的干涉图样就是我们所说的全息图,这一过程我们可以看作是对物光波的相位编码过程;波后再现是用波前记录时用过的参考光波或其共轭光照射全息图,光波透过全息图后发生衍射,此时的全息图后的某个距离处我们可以看到原物体的立体像,这一过程就是我们所说的解码过程。波前记录是利用光的干涉原理,用干板记录干涉图振幅和相位的强度信息,波前再现是利用光的衍射原理,将该强度信息还原出来形成原始的物象。借用通信术语,波前记录和再现也是“编码”和“解码”的过程[8]。

1。2非相干全息术的原理

非相干全息术[6]一般是借助某种特殊光能够把来自同一个物体发出的光一分为二。因为这一点源发出的光在空间是独立的,不相干的,也就是说这两束光在空间能够发生相互的干涉形成全息图,科学家们借此来实现全息图的记录。非相干全息图的记录过程就是把全部的点源在空间形成的衍射叠加。这一理论只有严格的保证投影距离,使记录平面位于菲涅尔波带片的投影区。非相干全息术的原理光路图从本质上来说是利用某种独特的方式将每一个物点的三维位置信息和强度信息编码于全息图中。其中菲涅尔波带片是一种广泛采用的编码方式。不考虑光波的波动本质及其衍射效应,将全息图认为是一系列波片投影的非相干叠加。基于FINCH原理的非相干数字全息成像系统的分辨率得到了较多的研究。Brooker等[7]提出了利用SLM[8]对入射光偏振敏感的特性,将偏振片与SLM结合使用,对偏振方向与空间光调制器敏感方向一致的光进行球面波相位的调制[9],对偏振方向与空间光调制器敏感方向垂直的光直接反射,使同一个像素上既有平面波又有球面波,很大程度上提高了空间光调制器的利用率。

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