非干涉光場的相位恢復(fù)算法研究.pdf

1、由于光的頻率較高，現(xiàn)有設(shè)備只能記錄光場的強(qiáng)度信息，無法直接獲得相位信息，因此需要借助強(qiáng)度信息來恢復(fù)光場的相位信息。相位恢復(fù)問題研究，對(duì)于天文、X射線相襯成像、衍射光學(xué)、波陣面重構(gòu)和全息術(shù)等領(lǐng)域有重要意義。但是干涉法從強(qiáng)度測量恢復(fù)相位要求光源的空間和時(shí)間連續(xù)，由此會(huì)造成一系列分辨率、敏感性等問題。本文利用非干涉光場，對(duì)相位恢復(fù)算法進(jìn)行了研究。目前非干涉技術(shù)恢復(fù)相位主要有基于強(qiáng)度傳輸方程(TIE)的確定性求解和迭代兩大類。本文的主要研究工作

2、如下：
　　 首先研究了基于TIE方程的確定性求解相位的方法?？偨Y(jié)了各種TIE方程的解法，如傅里葉法、多重網(wǎng)格法等。重點(diǎn)研究了傅里葉法，對(duì)成像距離參數(shù)影響進(jìn)行了討論，該算法計(jì)算速度快、對(duì)低頻信息恢復(fù)較好，但是得到的是相位的近似解。通過模擬實(shí)驗(yàn)和真實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該算法適用于近場。
　　 其次研究了迭代算法求解相位，總結(jié)了各種迭代算法如GS迭代、角譜迭代等。重點(diǎn)研究了角譜迭代算法，其思想是用隨機(jī)相位作為迭代初始相位，利用平面角

3、譜傳播原理，在物面和像面之間反復(fù)迭代，從而獲得物面相位訊息。通過模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該算法對(duì)高頻信息恢復(fù)較好，但是適用于遠(yuǎn)場。
　　 然后為了克服TIE方法和迭代算法的局限性，將TIE方法和迭代算法兩者融合，即用TIE方程得到的解作為迭代算法的初始相位進(jìn)行迭代。通過模擬實(shí)驗(yàn)和真實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該算法提高了TIE方程檢索相位的精度，同時(shí)減少了迭代算法的計(jì)算負(fù)擔(dān)，擴(kuò)大了成像距離的適用范圍。
　　 最后，基于TIE、迭代及兩者融合的算法