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
昆明理工大学 理学院 物理系, 昆明 650500
利用彩色数字全息系统获得哑铃形试件表面的三维形变场.通过试件线性区域的三维形变场计算得到的TC4钛合金材料的杨氏模量为90.79 GPa, 同时, 使用应变仪测量出该材料杨氏模量为99.05 GPa.实验结果与传统应变仪检测结果接近, 表明彩色数字全息测量材料杨氏模量的方法有效可行.该方法具有实时记录、全视场、非接触等特点, 可以适应高温环境下材料服役过程中的实时检测.
彩色数字全息 三维形变场 杨氏模量 高温环境 信息光学 Color digital holography 3D deformation field Young′s modulus High temperature environment Information optics
为了实现对凹凸透镜焦距的精准测量, 采用彩色数字全息方法进行理论分析和实验验证, 取得了与标称值相差1%的数据结果。结果表明, 采用数字全息干涉测量方法是可靠的, 可以获得与用透镜标称值重构相同的效果。该研究对数字全息波前的重建有帮助。
全息 彩色数字全息 透镜焦距测量 干涉 多波长 holography color digital holography lens focal length measurement interference multi wavelength
为了研究彩色数字全息检测应用中波面重建方法对重建场质量与计算速度的影响,及不同波长记录的重建场的准确融合,采用理论分析及实验验证的方法,给出了不同色光物光重建场准确重叠的方法及彩色数字全息波面实时再现的详细过程,并分析比较了几种波面重建算法的特点及计算速率。结果表明,使用球面波为重建光的可变放大率波面重建算法能适应各种大小的物体,且可获得较高分辨率的像,并占用较少的计算时间,能较好适用于彩色数字全息检测应用。
全息 波面重建算法 角谱衍射 彩色数字全息 可变放大率 holography wave front reconstruction algorithm angular spectral diffraction color digital holography adjustable magnification
1 昆明理工大学理学院, 云南 昆明 650093
2 LAUM, CNRS, Université du Maine, Av. O. Messiaen, 72085 LE MANS, France
3 ENSIM-cole Nationale Supérieure d′Ingénieurs du Mans, rue Aristote, 72085 LE MANS, France
在离轴数字全息的应用研究中，将数字全息图视为单位振幅平面波照射下的光波场，利用1次快速傅里叶变换(FFT)计算菲涅耳衍射积分是最流行的物光波前重建方法(简称1-FFT法)。然而，用球面波为重建波，利用像平面滤波技术及角谱衍射理论，存在需要4次FFT的另一种波前重建方法(简称FIMG4FFT法)。基于快速傅里叶变换理论对这两种方法进行研究。结果表明，尽管FIMG4FFT重建方法需要进行4次FFT计算，却能用较少的计算资源高效率地重建同等质量的物光场。为便于实际应用，详细给出FIMG4FFT方法在彩色数字全息图像重建及物体微形变检测中的应用实例。
全息 彩色数字全息 波前重建 计算数字全息检测
彩色数字全息检测研究中，当物体的投影尺寸与CCD面阵尺寸有较大差异时，为充分获取物体信息，可以使用透镜系统对物光进行变换，并且，基于物和像的相似特性，将物体的像视为像空间中的物体在像空间中进行彩色数字图像重建是常用的方法。像空间中确定不同波长光照的物体的像平面，按照同一物理尺寸重建不同色光的像光场是应用研究中必须解决的问题。提出一种不必知道光学系统的透镜参数而通过实验确定不同色光像平面的简易方法，并基于数字全息重建像焦深的研究，在像空间中较好地重建了物体的彩色图像。
全息 数字全息术 彩色数字全息术 变焦系统 相干光成像
在物光通过透镜系统到达CCD平面的彩色数字全息研究中，将每一色光的像视为像空间中的物体。基于全息图补零的一次傅里叶变换(1-FFT)重建方法，导出既能较好地统一不同色光重建物体的物理尺寸，又能考虑透镜色差影响的彩色数字全息图像重建方法。对该方法的研究结果表明，透镜色差的影响等效于让物体的重建像偏离了理想的重建像平面。然而，数字全息重建图像具有一定的焦深，在多数情况下，可以忽略透镜色差的影响，利用厂家给定的焦距标称值获得满足实际需要的彩色重建图像。
全息 数字全息 波前重建 彩色数字全息 透镜色差
为解决检测面尺寸较大时CCD难以得到高质量数字全息图的问题，本文利用负透镜设计光学系统让CCD接收来自物体的缩小虚像，以球面波为参考波，使用单色CCD近距离得到三种色光照射下的大尺寸彩色物体的数字全息图，然后采用可控放大率波面重建算法得到同一尺寸的数字全息重建像，合成彩色数字全息重建像.同时，使用两种消零级方法去除零级干扰，提高重建像质量，一种方法利用空间光调制器相移技术在参考光中加入一次任意相移,记录两幅数字全息图，消除重建零级像;另一种方法使用“无干扰全息图”消除重建零级像及共轭像.本文讨论结果可为大物体彩色数字全息及多波长数字全息检测应用提供有益的参考.
彩色数字全息 角谱衍射 消零级 空间光调制器 Color digital holography Angular spectrum Zero-order elimination Spatial Light Modulator(SLM)
