螺旋相位板及其在光學(xué)信息處理中的應(yīng)用研究.pdf

1、螺旋相位板(Spiral Phase Plate，簡稱SPP)是一種光學(xué)厚度與旋轉(zhuǎn)方位角成正比的純相位衍射光學(xué)元件，入射平面波通過SPP的出射光束具有螺旋相位波前。SPP作為一種新型的衍射光學(xué)元件，已在光信息處理、光學(xué)微操縱、生物醫(yī)學(xué)、形貌測量、天文觀測等諸多領(lǐng)域得到實際應(yīng)用。目前，對SPP的研究已經(jīng)發(fā)展為現(xiàn)代光學(xué)的一個重要領(lǐng)域。本論文主要研究螺旋相位板作為一種新型濾波器在光學(xué)信息處理中的應(yīng)用，如實現(xiàn)徑向希爾伯特變換、產(chǎn)生任意形狀和陣列

2、光學(xué)渦旋、螺旋相襯顯微成像以及基于螺旋相位濾波的相移數(shù)字全息等。論文的主要內(nèi)容包括以下幾個方面： 1.概述了螺旋相位板的基本結(jié)構(gòu)、主要類型、研究進展以及主要應(yīng)用。 2.介紹了螺旋相位板的衍射基本理論，并系統(tǒng)地分析了階梯型螺旋相位板的渦旋輸出特性。另外，還介紹了其他幾種常見的實現(xiàn)螺旋相位變換的方法：液晶空間光調(diào)制器法、干涉型全息圖法和相息圖法，以及各種方法的優(yōu)缺點。 3.分析了螺旋相位濾波成像系統(tǒng)的基本理論及其基本

3、特性，介紹了螺旋相位板在光信息處理中的主要應(yīng)用，包括基于螺旋相位濾波器的徑向希爾伯特變換、螺旋相位濾波產(chǎn)生任意形狀和陣列光學(xué)渦旋以及螺旋相襯成像，并對螺旋相襯成像的相關(guān)結(jié)論進行了數(shù)字模擬驗證。 4.在相移數(shù)字全息的理論基礎(chǔ)上，基于螺旋相位濾波器的特點，提出了一種共路相移數(shù)字全息成像系統(tǒng)——基于螺旋相位濾波的共路相移數(shù)字全息系統(tǒng)：在成像系統(tǒng)的頻譜面上放置一個中心帶有一通光孔徑的螺旋相位板，在輸出面上記錄輸入物體經(jīng)螺旋相位濾波后的輸