面向微光学元件表面形貌测量的涡旋相移数字全息技术

非接触、无损害的相移数字全息技术对微光学元件检测具有独特优势。因传统的相移数字全息技术需要对相移器进行精细控制和繁琐校准,同时其光路易受到机械振动干扰,导致全息再现像的质量降低。本文借助涡旋光特殊的相位分布,提出了一种基于涡旋相移数字全息的微光学元件表面形貌测量方法。该方法利用螺旋相位板调制涡旋相位,引入高精度相移。基于构建的涡旋相移数字全息显微实验装置,采用干涉极值法确定了相移干涉图之间的真实相移量,并对螺旋相位板的旋转角度与相移量的关系进行标定,实验验证了涡旋相移的可行性;对微透镜阵列进行了重复测量实验,将测试结果与ZYGO白光干涉仪的测试结果进行比较。结果表明:测量得到单个微透镜的平均纵向矢高为12.897μm,平均相对误差为0.155%。所提方法可以实现对被测微光学元件表面形貌的高精度测量,具有易操作、稳定可靠、准确性高等优点。

基于巴特沃斯特征函数的数字全息聚焦成像

全息干涉条纹与待测物体轮廓相互混叠,严重影响数字全息成像的聚焦效果。针对此问题,提出了一种基于巴特沃斯特征函数的数字全息显微聚焦成像技术。该技术通过优化巴特沃斯滤波算法中特征函数阶数以及截止频率,使其适应全息图频谱分布特征,有效阻挡低频通过,从而建立了可有效抑制全息干涉条纹的滤波模型;在此基础上,利用八邻域梯度算子,完成条纹抑制后全息图像的边缘检测,结合图像灰度梯度算法,完成自动聚焦。实验表明:相比未经处理的原全息图,经所提算法处理后计算得到的聚焦曲线更陡峭,灵敏度提升到原来的66.35倍左右,运行时间缩短了54.78%,可有效提升数字全息显微成像的检测准确性。