基于空间光调制器的菲涅尔非相干相关数 字全息术的研究

摘要

        全息术可以完整的记录和再现任意一个三维物体的振幅和相位信息，再现像 具有明显的立体感。非相干全息术与传统的全息术相比具有明显的优势。它降低 了对光源相干性的要求，将全息术的应用范围从相干光扩展到非相干光领域中， 在非相干光照射物体的条件下就能记录得到物体的全息图。非相干全息术在信息 显示和显微成像领域具有很高的研究价值。

      本文首先介绍了全息术的基本原理和分类，然后详细分析了全息术的记录和 再现过程。针对数字全息术的几种再现算法进行了对比研究。阐述了非相干全息 术的提出背景、基本原理和研究进展，并详细分析了菲涅尔非相干相关全息术 （Fresnel Incoherent Correlation Holography, FINCH）的工作原理。综述了 FINCH 的研究进展，主要包括 FINCH 系统装置改进、SLM 上加载的相位模式的研究等。

     研究相移技术对非相干数字全息术记录和再现过程的影响。在记录过程中， 分别采用了不同的相移步数以及相移增量，并通过对比信噪比，分辨率以及相关 系数等来评价这些方法对记录全息图和重建像质量的影响。

     研究了空间光调制器（Spatial Light Modulator，SLM）的相位调制特性原理， 测量并校正了纯相位液晶空间光调制器的相位调制特性曲线。SLM 是 FINCH 系 统中的关键性器件。近年来基于 SLM 的全息成像技术受到越来越多的研究。分 析和总结了空间光调制器在 FINCH 系统中的重要作用。

     基于对 FINCH 系统的理论分析，在实验室里做了一些相关实验：1）FINCH 的模拟实验，从模拟实验结果中可以得出：白光菲涅耳非相干数字全息术可以在 单通道、无运动的方式的情况下实现三维物体的快速完整地记录和再现；2）搭 建 FINCH 系统光路，研究分别在 SLM 上加载一个平面波和一个球面波相位，以 及加载两个球面波相位情况下，对系统成像分辨率的影响；3）研究在 SLM 上加 载两个球面波的模式下，不同再现距离对实验结果的影响。

关键词：数字全息 空间光调制器 分辨率 非相干相关数字全息