为提高液晶空间光调制器（LC-SLM）在波前相位调制中的精度，提出了一种能对LC-SLM实现快速标定的数字全息测量方法。该方法仅需在成像面上采集单幅数字全息图像，就能实时测量LC-SLM在特定波长下的相位调制特性，系统结构简单，且无需经过复杂的衍射传播计算，测量效率较高。在不改变光路结构的情况下利用Twyman-Green干涉法开展对比实验，进一步验证了数字全息法在测量精度方面的优势。实验结果表明，LC-SLM在标准光波波长（633 nm）下的相位调制范围为0~6.185 rad，利用反插值法校正相位响应的非线性特性使得非线性误差降低到2.45%，有效提升了器件的线性驱动精度。最后，针对LC-SLM的波长响应特性，建立了相位-波长调制修正系数模型，对LC-SLM在非标准光波波长（670 nm）下的实际相位调制范围进行了修正，探究了该器件在双波长干涉测量系统中用于相位校正的可行性。

数字像面全息显微技术中, 记录过程引入的噪声限制了轴向测量的精度和可靠性。目前对于抑噪方法的研究, 主要针对高频噪声。因此提出了一种针对数字像面全息显微技术的降噪方法, 不仅抑制高频噪声, 对噪声的低频部分也有抑制作用, 提高重构相位的信噪比。这种降噪方法对数字像面全息显微图进行优化, 实现途径为利用二维经验模态分解中, 第一层本征模态函数与全息图干涉条纹灰度信息契合的特点, 提取第一层本征模态函数实现优化。应用优化后的像面全息图, 实现重构, 求解相位, 测量样本表面形貌。应用优化方法对标准纳米台阶的表面形貌进行测量, 对比并分析优化前后全息图的频谱以及测量的高度图, 证明优化方法在保证对微结构表面形貌实现可靠测量的基础上, 降低了数字像面全息显微技术的重构相位噪声。

Previous results show that the floating reference theory (FRT) is an effective tool to reduce the influence of interference factors on noninvasive blood glucose sensing by near-infrared spectros-copy (NIRS). It is the key to measure the floating reference point (FRP) precisely for the application of FRT. Monte Carlo (MC) simulation has been introduced to quantitatively in-vestigate the effects of positioning errors and light source drifts on measuring FRP. In this article, thinning and calculating method (TCM) is proposed to quantify the positioning error. Mean-while, the normalization process (NP) is developed to significantly reduce the error induced by light source drift. The results according to TCM show that 7 m deviations in positioning can generate about 10.63% relative error in FRP. It is more noticeable that 1% fluctuation in light source intensity may lead to 12.21% relative errors. Gratifyingly, the proposed NP model can effectively reduce the error caused by light source drift. Therefore, the measurement system for FRPs must meet that the positioning error is less than 7 m, and the light source drift is kept within 1%. Furthermore, an improvement for measurement system is proposed in order to take advantage of the NP model.

微球跟踪技术是生物学动态过程的重要研究工具之一。为获取相关生物学信息,需要对微纳米尺度的微球进行三维位置的测量。在实际测量中,由于液态环境中微球间及微球与其他物质间存在相互作用力,微球图像交叠的现象难以避免。交叠微球图像会导致圆环特征的交错,采用传统方法难以实现特征识别,进而无法对其定位。针对这一问题,提出了全息重构聚焦法(HRFM),通过精确定位微球的横向位置,获取其三维位置。实验结果表明HRFM定位微球位置较传统方法更为精确,且尤其适用于交叠微球位置的测量,对单个微球和交叠微球的测量均能达到2 nm的三维位移分辨力。

提出一种基于离轴数字全息显微的技术, 用于测量液态环境中微粒的三维位置。该技术采用透射式离轴数字全息显微系统, 测量方法结合了光程长(OPL)差分算法和去条纹法。利用光程长差分算法定位微粒内部两点间光程长差分曲线拐点的位置, 追踪微粒的轴向位移; 对离轴全息图使用去条纹方法, 即频域滤波结合Hough变换, 获取微粒的横向二维位移。进行轴向测量时, 与传统数字全息追踪微粒位移的技术相比, 光程长差分算法仅用两点光程长相对运算代替面的运算, 提高了测量效率, 且不需要对微粒进行自动聚焦, 微粒的位置也不受离焦面的限制。对微粒进行纳米级三维位移操纵, 实验结果表明光程长差分算法结合去条纹法对液态环境中微粒的三维位移测量分辨能力能够达到纳米量级。