基于空间光调制器的波前再现技术研究

发布时间：2020-03-19 05:38

【摘要】：全息技术包括全息记录与全息显示技术,而现代全息记录技术绝大多数是基于通过理论计算的计算全息基础上实现的,同时在全息显示的方法上面则又多种多样。所以本文相对传统的全息技术,研究了一种纯光学的方法,传统的全息技术是在化学储存的基础上利用两束相干光进行干涉来记录与重现一个物体的波前信息,包括光波的强度与相位信息,然后呈现出该物体的立体像,然而这种传统的全息术对相干光的要求精度较高,应用范围也受限制,而且并不能完全重现物体的光波信息。本文提出了一种全新的三维显示的现代全息技术,我们先用波前传感器对真实的物体光场的波前信息进行采集与记录成数据信息,包括物光的强度信息与相位信息。然后在计算机程序里制作成包含原物光波前信息的二维灰度图,将强度灰度图与相位灰度图分别输入进强度型空间光调制器和相位型空间光调制器中来对入射平行光进行光场调制,实现对原物体的波前重现与成像。本实验研究选择了一个模拟三维效果的物体,该物体由两个二维平面物体相隔一段距离组成,可以假设其是一个整体,具有三维物体前后表面的效果,即层析效果。实验方法首先采集层析物的物光波前信息,后对其波前再现像,而层析成像需在空间光调制器上模拟出成像透镜的传递函数计算出成像面的相位分布,方可对其进行层析观察。调节模拟透镜成像位置远近时可观察到物体的清晰与模糊图像。该方法的实验结果说明其可行性,为本课题工作后续的三维显示与新的全息技术提供了有效的研究方法。
【图文】：

示意图,数字全息,再现像,瞬态测量

第一章绪论分辨率较高，卤化银是 5000 l/mm；感光介质可达 1000 l/mm较低，，约为 200 l/mm实现测量无法得到再现图像的复振幅分布，各种测量方式例如变形测量，还需借助其他实现方法。可以直接获得实验物再现像的复振幅分布，被观察物体的光强信息和形状分布都可根据复振幅推出，因此可以方便的实现各种测量。瞬态测量光敏介质曝光时间长，瞬态测量受到限制。电子元件的曝光时间能够控制，设置成短时间曝光，能够实现实时瞬态测量。1.4.3 数字全息术研究

均匀平面波,光斑,入射,微透镜阵列

并把小块里的函数值看成是某一恒定值。在本文中介绍的是夏克-哈特曼波前感器[32]。.1 波前传感器的介绍.1.1 WFS 工作原理夏克-哈特曼波前传感器采用的微透镜阵列，可以把入射波前分割成一系列子光束列。分割后的每一束子光波透过微透镜阵列聚焦到被安置在其焦平面的 CCD 传感器。如图 2.1 所示，若入射光是均匀的平面波前聚焦到传感器。因为是平面波，所以每个微透镜沿其光轴方向聚焦形成一个处于网格中心光斑。而如图 2.2 所示，畸变的波则会使聚集的光斑偏移其光轴方向。所以，传感器上的聚焦光将由规律的光斑点阵变混乱的偏移光斑或缺失的光斑点阵。可通过这些信息计算出微透镜阵列上的入射波前形状。因此，夏克-哈特曼型 WFS 常用来测量光学系统的性能。由此可见，WFS 可以为实时监测波前，以便于在成像时控制自适应光学系统修正波前畸变。
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O438.1;TN761

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