基于數(shù)字全息顯微的正弦位相光柵數(shù)值重構(gòu).pdf

1、基于數(shù)字全息術(shù)以及光學(xué)顯微技術(shù)的數(shù)字全息顯微術(shù)(DHM),利用數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行全息重建,重建得到的相位相襯圖像提供了顯微物體表面相位分布的定量測(cè)量,是一種同時(shí)再現(xiàn)顯微物體振幅和相位的新方法。它在顯微結(jié)構(gòu)測(cè)量方面具有高分辨率、非侵入性、非破壞、靈敏度及精度高等特點(diǎn),使得數(shù)字全息術(shù)在微結(jié)構(gòu)測(cè)量領(lǐng)域中具有很好的應(yīng)用前景。本文以顯微正弦位相光柵為樣本,用自編的數(shù)字全息再現(xiàn)程序模擬了正弦光柵的相位結(jié)構(gòu)分布。
　　 本文的主要研究?jī)?nèi)容和特點(diǎn)

2、包括以下幾個(gè)方面:
　　 1.基于馬赫-曾德干涉光路,設(shè)計(jì)了離軸數(shù)字全息記錄顯微物體的光路系統(tǒng),采用透射式記錄光路,采集了光柵的全息圖,并把全息圖存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中。
　　 2.論文工作重點(diǎn)是顯微位相光柵相位分布的數(shù)值重建研究。論文完成了數(shù)字全息記錄和再現(xiàn)程序的編寫。以顯微正弦位相光柵為模擬樣本,對(duì)樣本的全息記錄和再現(xiàn)過程進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬,制作了位相光柵的離軸全息圖。自編程序用菲涅耳近似算法和快速傅里葉變換,對(duì)單幅全息圖進(jìn)行了

3、數(shù)值重建,計(jì)算比較簡(jiǎn)單。在圖像處理方面,我們將頻域?yàn)V波法應(yīng)用于程序中,濾掉了零級(jí)像和共軛像的頻譜,獲得了高質(zhì)量的重建圖像。用相位解包裹算法,獲得了正弦光柵的真實(shí)相位。該程序具有操作過程簡(jiǎn)便、計(jì)算速度快、靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)。
　　 3.對(duì)相位分布圖的數(shù)值分析表明,編寫的程序?qū)崿F(xiàn)了正弦位相光柵三維結(jié)構(gòu)的完美再現(xiàn),可直接獲得顯微正弦光柵的相位信息,該程序可用于微觀物體的位相分布測(cè)量。
　　 4.程序中設(shè)定不同的再現(xiàn)距離,比較正弦光

4、柵相位分布情況。再現(xiàn)距離z’=35mm時(shí)和原光柵相位圖比較,光柵相位最大值都為6.283 rad,且沒有發(fā)生相位畸變。結(jié)果表明,只有再現(xiàn)距離完全等于記錄距離時(shí),正弦光柵的相位才能準(zhǔn)確再現(xiàn),才能獲得聚焦的再現(xiàn)像。
　　 5.通過改變正弦光柵的周期,觀察再現(xiàn)效果。數(shù)值模擬結(jié)果表明,光柵周期越大,像素點(diǎn)越多,再現(xiàn)出來的正弦光柵越平滑,再現(xiàn)像的效果就越好。
　　 最后,本論文完成的計(jì)算機(jī)模擬和數(shù)值分析結(jié)果為以后數(shù)字全息顯微測(cè)量技