测量平板玻璃折射率实验中激光散斑削减方法的探究

本文描述了以激光为光源测量平板玻璃折射率实验中成像场产生散斑的现象,并获得了一种简单有效的散斑削减方法.理论上激光经过漫散体后产生微光束干涉场,利用统计学的规律,总结出了散斑元之间对比度的影响因素.实验中,选取动-静毛玻璃对作为削减器件,利用静止漫散体增加入射光的粗糙程度,通过缓慢旋转的运动漫散体,可将散斑对比度降为4%左右,使干涉条纹清晰可见.     

调制光束全息干涉计量的研究

本文提出了干版运动对记录光束的调制作用及其对全息干涉计量的影响,推导了干版运动调制光束双曝光干涉图的光强分布的数学表达式.在对这种调制干涉条纹的理论研究基础上,提出了被测物体三维位移场的调制光束全息分析法.其中干版的运动用参考物体法确定.     

隐失驻波全内反射荧光显微术的数值计算

从理论上详细计算了在全内反射的条件下，两束入射光产生的隐失干涉场(即隐失驻波)的强度分布，并分析了其不同于传统传播波干涉场的特点。同时使用数值模拟证明了利用隐失干涉场，即隐失驻波的激发方式，可以提高系统的分辨力，在横向实现超经典分辨的荧光成像。具体的分析表明，两束光以相等的角度入射，同时振幅相等，偏振态相同，所形成干涉条纹的反衬度最高，此时成像系统的有效点扩展函数最优化；入射介质1的折射率越大，隐失干涉场的空间周期越短(空间频率越高)，其对应的调制点扩展函数中心瓣的半峰全宽越小，可能分辨更小的物体，但同时旁瓣的强度也增强，最终成像的分辨力受两者的共同制约。     

用于激光驱动飞片诊断的线成像速度干涉仪

设计并建立了一套完整的线成像激光干涉测速系统,用于激光驱动技术中小尺寸飞片或样品一条线上所有点的速度测量。它将激光压缩为线状照射到靶面,用成像物镜收集靶面的漫反射光并传递到广角迈克尔逊干涉腔中形成干涉,产生的梳妆干涉条纹作为信号载体,用变像管扫描相机记录条纹随时间的变化,用不同位置的条纹移动量反推出不同位置的速度分布,实现空间分辨。系统具有50 ps响应时间和20μm空间分辨能力。用该系统测量了激光驱动飞片的速度场,清晰的扫描干涉图像直观显示了飞片的运动过程和各点的速度差异。用傅里叶变换方法对干涉图像进行处理,得到了靶面一条线的速度和位移分布。     

时间序列散斑干涉场中相位函数的计算

散斑干涉或电子散斑干涉计量应用于连续运动或变形物体时,就会产生一个时变的散斑干涉场,通过摄像系统连续地采集这一时变散斑场,可获得一系列时间序列散斑干涉图,通过对序列散斑图上各点在时间轴上光强值的变化进行分析,提出了一种基于时间序列的分析方法,用以提取干涉场的相位值,进而获得物体全场变形信息。     

环状干涉条纹成像技术的实验研究

 从傅里叶分析的角度来讨论环状干涉条纹成像的处理过程，并报道二维连续散射目标的成像实验。激光干涉条纹成像是利用激光源在空域形成的干涉条纹同目标间的相对运动来提取目标的图像信息。对利用环状干涉条纹的激光干涉成像，其机理常用全息理论来解释。     

物面单反射镜波前分割三光束全息干涉计量研究

提出了一种用于分析物体三维位移场的全息干涉计量新方法。该方法将一个小平面反射镜贴于被测物体的表面，用三束呈空间分布的发散光波，在干版的三个不同区域或同一部位，记录被测物体的三个独立的双曝光干涉图。这些干涉图被由小平面反射镜运动造成的参考光虚点光源的位移所调制。基于对这种调制的理论分析，导出计算参考光虚点光源和被测物体三维位移的二个线性方程组。     

利用激光全息干涉测量梁的微小位移

全息干涉测量利用二次曝光记录物体在不同载荷状态下的相对位移场.通过在干板上记录和比较不同状态产生的光波的干涉,可以得到在不同载荷时干涉条纹随物体位移的变化情况,实现对物体微小变形、微小位移量的测量.本文利用激光全息干涉技术测量了金属梁的微小位移量,计算得到金属梁的弹性模量和挠度.     

脉冲激光斑纹干涉术测量高速运动物体的实验研究

本文介绍利用脉冲激光斑纹干涉求作高速测量的新方法.作者把单脉冲红宝石激光通过分光、光学延迟变成双脉冲激光,测量高达100m/s运动物体的速度.     

时间序列散斑干涉技术研究及应用

当用相干激光照射在一个连续位移或变形的漫射物体表面时,在与参考光形成干涉的接收面上即产生一随时间变化的散斑干涉场通过对这一干涉场的时间域进行分析,可实现时变位移场的定量检测本文介绍了基本时间序列散斑干涉场的扫描相位方法和时间序列相位法的相位函数解调原理,探讨了它们的计量特性,并将其用于火箭固体燃料性能的检测.     

Three-dimensional displays using computer-generated holograms

A hologram of a three-dimensional object is synthesized by a computer using the technique of holographic stereograms. A sequence of perspective views of an object is calculated and their Fourier transform holograms are synthesized by a computer. Each hologram is arranged in the order of the view points to produce the final composite hologram. The experimental reconstruction of the three-dimensional object can be successfully performed.     

计算机制彩虹全息图的新算法

提出利用查表方法进行数字彩虹全息的计算方法.根据彩虹全息的基元全息图为线全息图的特点,找出物点与其线全息图的一一对应关系,建立空间点阵物点的线全息物光分布数据表.在对实际物体进行计算时,根据物点的位置,在数据表中找到与之对应的物光分布,并将这些分布进行叠加,从而形成实际物体被狭缝限制的物光分布,最后引入参考光计算其彩虹全息图.本方法充分利用了线全息图的性质,使得计算量大大减小,同时提高了计算速度.     

Fast Computation of Fresnel Holograms Employing Difference

We propose an approximation method that can calculate the Fresnel hologram 16 times faster than the conventional method. To compute the hologram, an object is assumed to be a collection of self-illuminated points and the fringes from each object point are superposed. The distance between object point and sampling point on the hologram is used to obtain the phase of the light. Since a sampled hologram usually has small pixel intervals, the difference of the distance values between adjacent pixels is also small and its n-th order difference can be assumed to be constant. Therefore, the distance value at a certain pixel can be obtained from its neighbor with simple additions. The distance error can be reduced less that one wavelength with practical parameters. A hologram, which has a horizontal parallax only, 1.3 Mega-pixels and 1,000 object points, can be calculated in less than one second with a personal computer.     

Formation of the holographic image of a diffuse object in second-harmonic radiation generated by a nonlinear medium

Results of experiments on recording three-dimensional holographic images of extended diffuse objects using an SHG hologram generating the second harmonic are presented. In this case, the object image is formed by the second-harmonic radiation whose wavelength is smaller than the wavelength of object and reference waves recorded on a hologram by a factor of two. Elements of the theory of an SHG hologram are considered. A holographic image of a transparency object illuminated with diffuse light is obtained. It is shown that the resolving power of this image is close to the limit determined by diffraction effects. An experiment on defocusing the reconstructed image showed that it was localized in one spatial plane and, therefore, was three-dimensional.     

Watermarking of three-dimensional objects by digital holography

We present an optical method for information watermarking of three-dimensional (3D) objects by digital holography. A hidden image is embedded by double phase encoding in a phase-shift digital hologram of the 3D object. We decode the watermarked hologram to reconstruct the hidden image and the 3D object. We use either the entire hologram or a part of it to decode the hidden image. Experiments are presented to illustrate the ability to recover both the 3D object and the decoded hidden image. Digital holograms of the 3D object are obtained by optical experiments. The watermarking process, 3D object reconstruction, and hidden image recovery are performed digitally. To the best of our knowledge, this is the first report of 3D object watermarking by use of a phase encoding technique and digital holography.     

Enhancement on the generation of sampled phase-only holograms

Past research has demonstrated that if the intensity image of an object is uniformly down-sampled and converted into a Fresnel hologram, the phase component alone will be sufficient to reconstruct the source image. However,due to down-sampling, the edge and line patterns are degraded heavily. In this Letter, we propose an enhancement on the parent method by incorporating an adaptive down-sampling lattice. A hologram generated with our proposed method, which is referred to as the edge-enhanced sampled phase-only hologram, preserves favorable visual quality on both the shaded regions as well as the edge patterns of the object image.     

单波长编码计算机制彩色彩虹全息图的研究

提出计算机制三维物体彩色全息图的新方法.通过理论分析表明,在满足一定的条件下,三个不同原色的点光源所产生的全息图光栅结构和距全息图不同距离的三个同色物点的光产生的全息图光栅结构是等价的.根据这一原理并参照彩虹全息技术,研究了物体三原色信息光分布的编码方法和全息图的算法,用单波长计算实现彩色全息图的制作,同时,较为完满地解决了全息图叠加和色串扰问题.实验结果证明了该方法的可行性及有效性.     

垂直分割视场制作合成动态全息图

从理论上及实验上分析了利用垂直视场分割法制作合成动态全息图的方法。将二步彩虹全息术中的主全息图Ｈ１分成若干全息单元,在各单元中分别记录了物体一系列连续变化状态的二维图像,利用该主全息图制作像面全息图Ｈ２,从而获得合成动态全息图。该方法用银盐干版记录主全息图Ｈ１,节省了大量的曝光时间。     

余弦二值编码纯相位全息图的数字微镜器件显示

分析了采用错误减算法的迭代过程,在已知物波函数傅里叶谱的振幅和物波函数振幅的情况下恢复出纯相位的物波函数,最大限度地保留物波的振幅及相位信息.提出采用余弦二值编码生成二值全息图,即全息图的透射率函数取0或1.二值全息图通过数字微镜器件全息显示系统进行了重构显示,重构效果很好.理论分析了数字微镜器件的衍射效率,表明其最大衍射效率仅和微镜之间的间隔尺寸与微镜边长之比有关.余弦二值编码方法从理论上消除了零级衍射,可以制作像素较多的全息图.     

基于液晶空间光调制器的全息显示

在传统的纯相位全息显示系统中, 一般基于快速傅里叶变换(FFT)算法来计算相位全息图, 在FFT的计算中需要遵循Nyquist采样定理, 因此, 重建图像的尺寸往往受限于空间光调制器的固定采样率. 这个限制可以通过卷积算法或者两步菲涅耳衍射算法来解决, 但是需要使用多个FFT的计算, 导致计算量增大. 鉴于此, 提出了一种基于透镜的纯相位全息图计算方法. 在全息图的计算中, 通过透镜的成像原理建立一个采样率可变的虚拟全息面, 通过调节相应的距离参数使得在全息图的计算中可以任意调节原始图像的采样率, 摆脱了传统方法中液晶空间光调制器带宽积对重建图像尺寸的限制, 并且这种算法只需使用一次FFT就能达到变采样率的衍射计算, 大幅提高了全息图的计算速度. 数值模拟及光学实验结果证明了此方法可以在全息显示光学系统中清晰地重建不同尺寸的图像. 同时该系统可以有效地消除由空间光调制器的像素化结构带来的零级衍射.