1 昆明理工大学理学院物理系，云南 昆明 650500
2 云南省土木工程防灾重点实验室，云南 昆明 650500
通过光波场空间追迹导出相干光成像计算公式，基于所导出的公式对经典的相干光成像理论进行简要讨论。为证明所导出公式的准确性，设计了矩形透光孔为物的成像实验，利用经典的相干光成像理论与所导出的公式同时对实验测量像强度进行了模拟计算。结果表明，所导出的公式能够准确地计算矩形孔像光场强度图像及像边沿的振铃振荡分布。
衍射 相干光成像 振铃振荡
昆明理工大学理学院物理系，云南 昆明 650500
纯相位全息图因无共轭像、衍射效率高，在全息三维显示中得到广泛应用。迭代算法因计算灵活、编码图像重建质量高，在纯相位全息图生成中具有重要地位。对基于迭代的生成纯相位全息图最新算法进行比较研究，介绍迭代算法生成纯相位全息图的基本原理，编程实现了典型代表性、创新性算法。通过图像重建质量、耗时长短的对比，进行了详细的实验研究，分析了各类方法的特点和优缺点。结论表明，对于较大像素差的图像，选用直方图补偿算法可得较好的效果，对于高重建质量的图像，可选用自适应加权Gerchberg-Saxton算法。
计算全息 纯相位全息图 迭代算法 相位恢复 图像重建 激光与光电子学进展
2023, 60(6): 0609001
1 昆明理工大学理学院，云南 昆明 650500
2 云南大学信息学院，云南 昆明 650504
提出了一种基于深度学习的无干扰全息图生成方法。该方法采用模拟生成的离轴菲涅耳数字全息图作为网络训练样本，使用改进的卷积神经网络学习全息频谱图零级与正负一级的特征关系，实现全息图负一级频谱的提取。使用模拟全息图及实拍全息图进行了实验验证，对所得无干扰全息图的重建像进行了分析。研究结果表明，所提方法可以在无人工干预的前提下大范围消除零级信息和干扰信息，提取出全息图负一级信息并获得较高重建质量的物光场，实现了基于深度学习的无干扰全息图生成。
全息 数字全息 无干扰全息图 深度学习 全息重建 全息频谱图 光学学报
2022, 42(14): 1409001
1 昆明理工大学理学院物理系，云南 昆明 650500
2 云南省土木工程防灾重点实验室，云南 昆明 650500
像面数字全息检测是相干光成像的一种重要应用。然而，由于相干传递函数的空间滤波作用，故当成像系统出射光瞳尺寸较小时，电荷耦合器件（CCD）不能探测到完整的像光场。同时，利用目前流行的只能计算像光场振幅分布的理论，不能重建便于光学检测的具有振幅和相位分布的像光场。基于相干光成像理论的分析，提出了一种设计特定照明物光的方法，让光学系统能够对物平面检测区完整成像。将物体照明光的全息图与所提方法结合，可以重建便于实际检测的理想像光场。
全息 衍射计算 相干光成像 数字全息 光学学报
2022, 42(13): 1309001
昆明理工大学理学院物理系, 云南 昆明 650500
衍射受限的相干光成像研究中,存在两种计算公式,一种是在特定近似条件下导出的单透镜成像系统像光场振幅分布计算公式,可以推广到多元件构成的光学系统中。另一种是直接计算光学系统像光场振幅及相位分布的公式。为了分析两种公式的实用价值,以两个透镜组成的成像系统为例,在不同空间位置放置孔径光阑,对比了两种公式的理论计算与实验测量结果。
激光与光电子学进展
2021, 58(20): 2011001
提出了一种全息三维(3D)显示光学系统滤波窗的优化设计方法。首先,基于标量衍射理论,用复振幅编码方法获得相息图,研究了相息图再现光场在光学系统焦平面上的频谱分布。然后,导出了重建物光场在光学系统焦平面上的频谱中心位置和频率分布公式,并进行了实验验证。最后,提出了一种基于纯相位型空间光调制器全息显示系统滤波窗的优化设计方法。理论仿真及光学实验结果表明,该优化方法可获得优化编码的相息图,且能设计高质量的全息3D显示系统,从而获得高质量的全息再现像。
全息 全息三维显示 空间光调制器 相息图 滤波系统 光学学报
2021, 41(15): 1509001
1 昆明理工大学理学院物理系, 云南 昆明 650500
2 云南省土木工程防灾重点实验室, 云南 昆明 650500
根据相干光成像振幅分布的近似计算理论,成像系统是线性空间不变系统,出射光瞳表征的传递函数定义为几何光学像频谱的滤波器。基于能够准确计算像光场振幅及相位分布的理论,指出成像系统不是线性空间不变系统,从而将传递函数的物理意义定义为几何光学像经过特定距离进行菲涅耳衍射的空间滤波器。通过单透镜相干光成像和数字全息成像的模拟和光学实验,验证了传递函数新定义的正确性。
信号处理 衍射计算 相干光成像 相干传递函数 光学学报
2021, 41(12): 1207001
为满足特定观测区域光波场的较高空间分辨率要求, 提出一种在衍射计算中引入虚拟光波场, 利用初始光波场的取样数表示观测平面任意区域衍射场的计算方法。通过应用该方法对具体实例进行模拟计算, 结果表明该方法在观测区域所获得的有效信息量增加, 所获得的衍射场空间分辨率可以达到5.2×10-3 mm/pixel, 而S-FFT计算获得的衍射场空间分辨率为26.6×10-3 mm/pixel。并且在基于该方法的彩色数字全息波前重建的实验研究中, 所得结果表明该方法能够取得更好的重建效果。
菲涅耳衍射 彩色数字全息 虚拟光波场 衍射计算 Fresnel diffraction color digital holography virtual light wave field diffraction calculation
在空间曲面光源的衍射场计算研究中, 将曲面光源视为微小三角形面光源的集合是一种流行的算法。基于坐标仿射变换导出任意三角形面光源频谱完整的解析表达式, 并给出了特殊频率点的解析表达式, 解决了传统方法中部分三角形频谱丢失的问题, 提高计算全息图重建像的质量。通过严格的理论分析及计算, 准确求解并获得二维、三维任意三角形频谱的解析表达式, 简化了求解三维基元三角形频谱的解析表达式, 得到使用面元分割的三维物体计算全息图的快速计算方法。理论模拟及实验结果验证了算法的正确性。
全息 计算全息图 三角形 二维频谱 激光与光电子学进展
2018, 55(1): 010901
昆明理工大学理学院物理系, 云南 昆明 650500
在相干光成像研究中,相干传递函数是考查相干光成像质量的基本依据。目前的相干传递函数是在特定的近似条件下定义的,因此,基于相干传递函数建立的单透镜系统成像公式只能近似计算像光场的振幅分布。像光场的振幅和相位是同等重要的物理量,对单透镜成像系统进行研究,建立了理想像及像平面附近像光场复振幅分布的准确计算公式,给出了离焦像场的振幅和相位分布的计算方法,并进行了实验验证。
傅里叶光学 衍射受限成像 相干传递函数 离焦像场 相干光成像 光学学报
2017, 37(12): 1207001
