【摘要】：基于空間光調(diào)制器的非相干數(shù)字全息術(shù)通過(guò)采用空間非相干光照明物體,從而記錄物體的三維全息圖,克服了傳統(tǒng)數(shù)字全息術(shù)對(duì)光源的相干性要求較高,容易產(chǎn)生相干散斑噪聲的缺點(diǎn),避免了傳統(tǒng)光學(xué)全息術(shù)嚴(yán)苛的實(shí)驗(yàn)要求,并且可以得到質(zhì)量較高的再現(xiàn)像,具有很高的研究?jī)r(jià)值和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。在非相干數(shù)字全息成像系統(tǒng)特性研究的基礎(chǔ)上,將合成孔徑技術(shù)應(yīng)用于應(yīng)用于該領(lǐng)域,通過(guò)模擬仿真以及實(shí)驗(yàn)探究,分析了基于合成孔徑的非相干數(shù)字全息成像系統(tǒng)特性。合成孔徑數(shù)字全息技術(shù)可以在不大幅度增加單個(gè)成像系統(tǒng)的難度以及復(fù)雜性的條件下,不僅使再現(xiàn)像分辨率和信噪比明顯提高,還可以獲得更大視場(chǎng)和更長(zhǎng)的記錄距離。本文首先基于菲涅爾非相干數(shù)字全息術(shù)記錄和再現(xiàn)的基本理論,搭建了基于合成孔徑技術(shù)的非相干數(shù)字全息成像系統(tǒng),通過(guò)大量的模擬仿真以及對(duì)分辨率板的全息記錄和數(shù)字再現(xiàn)的實(shí)驗(yàn),對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,然后對(duì)基于合成孔徑技術(shù)的非相干數(shù)字全息成像過(guò)程進(jìn)行理論分析和計(jì)算,得到了成像質(zhì)量較高的再現(xiàn)像,并驗(yàn)證了合成孔徑技術(shù)在非相干數(shù)字全息領(lǐng)域的可行性。最后本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在空間光調(diào)制器上加載透鏡陣列掩�？梢栽龃笤佻F(xiàn)像的視場(chǎng),從而提出了一種基于空間光調(diào)制器的大視場(chǎng)高分辨率的非相干數(shù)字全息成像系統(tǒng)。詳細(xì)來(lái)講,本論文主要完成的研究任務(wù)包含下面四個(gè)方面:(1)簡(jiǎn)述了非相干數(shù)字全息術(shù)的發(fā)展過(guò)程,詳細(xì)介紹了基于合成孔徑技術(shù)的非相干數(shù)字全息術(shù)的研究背景、研究意義和國(guó)內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài),總結(jié)了該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)以及實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。(2)對(duì)非相干數(shù)字全息成像系統(tǒng)的記錄與再現(xiàn)過(guò)程進(jìn)行了理論分析,搭建非相干數(shù)字全息成像系統(tǒng),通過(guò)大量實(shí)驗(yàn),探究該系統(tǒng)的成像特性,并研究了不同比例的物光波和參考光波對(duì)系統(tǒng)成像質(zhì)量的影響。(3)在非相干數(shù)字全息成像系統(tǒng)記錄和再現(xiàn)基礎(chǔ)上,從理論上分析并計(jì)算了基于合成孔徑技術(shù)的非相干數(shù)字全息系統(tǒng)成像過(guò)程。模擬仿真了在空間光調(diào)制器上子孔徑掩模加載方式,中心子孔徑掩模以及子全息圖的再現(xiàn)處理方式對(duì)合成孔徑非相干數(shù)字全息系統(tǒng)再現(xiàn)像性能質(zhì)量的影響。然后搭建基于合成孔技術(shù)的非相干數(shù)字全息系統(tǒng)光路,實(shí)現(xiàn)對(duì)分辨率板的記錄與再現(xiàn),通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)對(duì)其仿真結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果進(jìn)一步說(shuō)明了合成孔徑技術(shù)在非相干數(shù)字全息中的適用性,豐富了非相干數(shù)字全息術(shù)的領(lǐng)域,并為其進(jìn)一步的發(fā)展提供了大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與結(jié)果。(4)提出了一種基于空間光調(diào)制器的高分辨率大視場(chǎng)的非相干數(shù)字全息成像系統(tǒng),利用空間光調(diào)制器純相位模式的特點(diǎn),通過(guò)在空間光調(diào)制器上加載對(duì)稱單透鏡陣列掩模的實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了該方法可以有效的提高再現(xiàn)像質(zhì)量,增大系統(tǒng)的成像視場(chǎng)。
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O438.1
【圖文】：

圖 2.1 基于 SLM 的非相干數(shù)字全息記錄系統(tǒng)空間光調(diào)制器的非相干數(shù)字全息記錄系統(tǒng)示意圖如圖 2.1 所示CD)、空間光調(diào)制器（SLM）及準(zhǔn)直透鏡Ｌ為該系統(tǒng)的主要器寬的非相干光源照射三維物體后，物體表面任意一點(diǎn)發(fā)出的光

圖 2.2 FINCH 實(shí)驗(yàn)光路圖本實(shí)驗(yàn)采用在基于 FINCH 光路下，在 SLM 上加載不同相移角的掩模，該光學(xué)系統(tǒng)為同軸全息記錄系統(tǒng)，消除共軛像和零級(jí)像的影響以較好地實(shí)現(xiàn)三維物體的真實(shí)再現(xiàn)情景，進(jìn)而提高再現(xiàn)像的分辨率。首先充分結(jié)合三步相移技術(shù)

(g) 2.3 (a)(b)(c)為 1080×1080 像素相移角分別為 0、2π/3、4π/3 掩模；(d)(e)(f)為對(duì)應(yīng)全息(g)為再現(xiàn)像.3 物參比例對(duì)成像質(zhì)量的影響非相干數(shù)字全息術(shù)通過(guò) SLM 將來(lái)自于物體表面同一點(diǎn)的光波分成兩束，束光互相干涉，在物光場(chǎng)的菲涅爾衍射區(qū)得到一個(gè)類似于菲涅爾波帶FZP）的點(diǎn)源全息圖，CCD 會(huì)記錄物體表面反射或產(chǎn)生的所有點(diǎn)源非相干

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2763739