基于光强传输方程与SLM的快速相位恢复（英文）

基于光强传输方程(TIE)的相位恢复技术,可以通过测量一系列垂直于光轴分布的散焦强度图,直接求解得到光场的相位信息。传统的基于TIE的强度图像采集系统在获得散焦图像时需要机械移动。通过在空间光调制器(SLM)上加载透镜相位图,使其实现可编程透镜的功能,任意改变此透镜的焦距值,可以实现不同的散焦距离,从而避免采集图像过程中CCD的移动。根据不同的算法理论,设计了两种光强图像采集系统。由于日常生活中使用相机拍照时,透镜的相位调制作用不可忽略,使用SLM代替含透镜的光传播模型中透镜的作用,设计了第一种实验装置。此外,通过在4f系统的频率域位置放置SLM,设计了第二种实验装置。真实实验的结果验证了这两种方法的有效性和正确性。

多角度倾斜光调制下的相位恢复技术

基于强度传输方程的非干涉相位恢复技术可以通过求解方程从强度测量中计算出丢失的相位信息.但在实际成像中,成像系统中透镜孔径的限制会对恢复相位的分辨率产生一定的影响.为此,文中将倾斜光照的思想引入到基于强度传输方程的相位恢复中,在空间光调制器上加载调制函数,将平面波以不同的波矢倾斜入射到物体上,使透镜孔径的通带覆盖不同的频率空间.对这些通带所覆盖的场进行求和,从而获得具有更大通带的合成场,以提高系统在高频领域的成像能力.分别构建了基于4f和单透镜的多角度倾斜光调制系统,并由系统采集的强度图像结合强度传输方程求解出相位结果.实验结果表明,文中提出的方法在有效提高恢复相位分辨率的同时保证了恢复相位的精度.

双波长照明下的非干涉相位恢复算法

针对原有基于强度传输方程(TIE)的非干涉相位恢复技术只适用于单波长条件下近距离传播时相位求解的局限,提出了一种双波长照明条件下的TIE算法.该算法在求解过程中考虑两个波长下相位间的相关约束,并引入了合成波长的概念.同时,考虑到TIE法在远距离传播时相位恢复精度较低的问题,将其与角谱迭代算法结合,提出了一种双波长混合迭代算法.实验结果表明,双波长TIE算法相位恢复图的误差平均值降低到0.191 2;在远距离传播时,双波长混合迭代算法相位恢复图的误差平均值降低到0.220 2.表明所提算法可以在双波长照明下有效地恢复相位信息,并且不受距离的限制.

基于硅基液晶变焦透镜的相位恢复方法

针对传统的基于光强传输方程(TIE)相位恢复方法中需要通过移动待测物体或者CCD以实现光强图像采集所造成的速度慢、精确度低等问题,提出了一种新的基于硅基液晶(LCOS)变焦透镜的相位恢复方法。首先,在LCOS上加载具有不同焦距的透镜相位分布图,使其实现变焦透镜的功能;然后通过本研究所设计的系统在同一成像平面上采集不同散焦距离的光强图像;最后求解TIE从而得到相位信息。该方法只需要改变LCOS上所加载的相位分布图即可形成不同的散焦图像,避免了传统方法中机械移动所造成的误差。模拟与实验结果均验证了所提方法的正确性和有效性。