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数字全息研究中若干实验技术问题的讨论

吕晓旭  钟丽云  张以谟  
【摘要】:数字全息以CCD等光电器件记录全息图,通过计算机用模拟参考光进行数字再现,是一种从记录、存储和再现全部数字化的全息技术。数字全息最突出的特点是不仅能够记录物光的波前,而且可以真正地实现物光复振幅的再现,因而在形貌测量、变形振动测量、显微观测、信息加密、粒子场测量、数字水印等方面,数字全息技术受到了广泛的重视。解决CCD成像面小(典型值约1~4cm2)、像元尺寸大(约4~10μm)带来的再现像分辨率提高与再现像分离之间的矛盾,是数字全息图的记录中面临的主要问题。在满足采样定理的条件下,保持CCD对物体的最大孔径角,是解决矛盾的基本思路。用无透镜傅里叶变换全息术的方法布置记录光路,最容易在大孔径角下满足采样条件,是实现这一思路的最佳方案。为更高分辨率的需要,需要采用同轴无透镜傅里叶变换全息记录方法,这时往往与相移技术结合,记录三幅以上相移同轴无透镜傅里叶变换数字全息图,从时域实现再现像的分离,在实现分离的同时,可以消除背景和共轭像的影响,大大提高再现像的信噪比。合成孔径数字全息利用小孔径CCD 的移动来获得移动方向(方位方向)上大的合成孔径,从而得到方位方向的高分辨力,获得这种高分辨力的代价是复杂的成像算法和对数字全息图采集基阵平台运动的严格要求,它是一种在不大幅度增加单个设备(系统)难度和复杂性情况下,明显提高再现像质量的方法。分析了这些方法的特点,介绍了实验方法和结果,这些实验技术可以为数字全息的应用提供有效的保障。

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