基于基元全息图空间频谱分析的计算全息参考光角度选择方法

提出了一种基于基元全息图频谱分析的计算全息参考光角度选择方法.通过分析基元全息图的空间频谱成分,导出全息图正确再现需要满足的约束条件;求解了基于空间光调制器的计算全息再现系统的参考光角度取值范围;用N-LUT算法计算了成像距离为1 000mm时,一幅22.5mm×26.1mm的二维图像取不同参考光角度时的全息图,并进行了数字再现和光学再现实验.结果表明:参考光角度在0.893 8°到1.398 0°之间选择可以获得质量良好的再现像;参考光角度小于0.893 8°时,再现像与共轭像不能完全分离,参考光角度大于1.398 0°时,全息图频率过高会造成欠采样,导致再现像与下一级共轭像互相交叠.实验现象与理论分析一致,验证了参考光夹角选择方法的正确性.

参考光照射下的数字全息图频谱特点及应用

提出了一种在离轴数字全息再现过程中确定参考光角度和简化滤波器设计过程的方法。分析了模拟参考光照射下的离轴数字全息图的频谱特点。首先将数字全息图与计算机模拟的原参考光波相乘,然后做傅里叶变换,得到其频谱图。结果发现,含有被记录物体信息的物光波频谱始终处在频谱面的中央位置。依据这一特点,不仅可以实现模拟再现时最佳参考光的角度参数测定,而且还可以使滤波器的结构设计过程简化。借助于滤波技术,数字全息再现像中零级像和共轭像得到了有效的去除,再现物体实像质量得到了有效的改善。

数字全息参数优化

为了提高数字全息图的质量,文中从菲涅尔衍射积分出发,从理论上分析重构距离对全息图质量的影响。采用重构图的平均梯度为判断重构距离的标准,并通过参数调整重构距离的精度,提出了自动调整重构距离的方法,并设计离轴数字全息光路对其进行实验。实验结果表明:该方法可以显著提高全息图的质量。其中为了避免物光受共轭物光与零级像的干扰,在衍射场宽度的基础上,建立了CCD平面、重建像与参考光方向的模型,通过分析参考光与各个坐标轴之间的角度,推导出参考光角度的公式,通过分析与实验表明公式对参考光角度的可控性。