體全息透鏡的成像特性研究.pdf

1、體全息透鏡即體全息光柵，其制作過程是由參考光和物光相干涉，將物光信息以干涉條紋的形式保存在光敏介質(zhì)上。這些含有目標(biāo)物體信息的條紋會在一定的條件下被保存或者擦除。體全息光柵具有獨(dú)特的布拉格選擇性，當(dāng)再現(xiàn)光的角度及波長的關(guān)系滿足布拉格匹配條件時(shí)，體全息光柵的衍射效率達(dá)到最大值，成像效果更為清晰。利用體全息光柵的這一特性，我們能夠?qū)ξ矬w的三維信息進(jìn)行逐層再現(xiàn)，并通過相應(yīng)的光電儀器對片層信息進(jìn)行合成，得到物體完整的三維信息。體全息成像技術(shù)在醫(yī)療

2、、軍事偵查、能源勘探、航空航天等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
　　 本文中分別采用球面光波和平面光波作為體全息光柵記錄過程中的物光束，采用平面光波作為參考光束，記錄兩種典型的體全息光柵。成像讀出時(shí)再分別采用球面光波和平面光波進(jìn)行成像再現(xiàn)。這兩種典型的體全息光柵分別稱為球面光體全息透鏡與平面光體全息透鏡。將它們分別作為成像透鏡安置于成像系統(tǒng)中，稱為體全息成像系統(tǒng)，文中的主要工作就是對這一系統(tǒng)的成像特性進(jìn)行研究。
　　 首先，我

3、們對體全息成像系統(tǒng)的深度分辨率進(jìn)行定義，定義成像系統(tǒng)像面點(diǎn)源擴(kuò)展函數(shù)的歸一化強(qiáng)度值曲線的半高全寬為體全息成像的深度分辨率。通過模擬找到體全息透鏡半徑R對成像系統(tǒng)深度分辨率的影響，設(shè)計(jì)制作出分辨率較高的體全息透鏡。然后對透鏡的軸向及橫向成像特性進(jìn)行分別討論。記錄探測點(diǎn)光源偏離原始位置時(shí)，像面上的光強(qiáng)度變化，并繪成歸一化曲線，找到兩種典型體全息透鏡的深度分辨率，并通過CCD采集離焦時(shí)，探測點(diǎn)光源在像面的成像結(jié)果，觀察其變化。進(jìn)一步在光路中加

4、入分辨率板后采集成像結(jié)果，與歸一化曲線在一起進(jìn)行對比，更直觀的給出了探測點(diǎn)離焦對體全息成像系統(tǒng)的影響。并且，還通過實(shí)驗(yàn)，討論了體全息透鏡R值對橫向分辨率的影響。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，透鏡半徑R越大的體全息透鏡，成像系統(tǒng)的深度分辨率及橫向分辨率越好，成像效果較為清晰。在橫向方向上，體全息透鏡在y軸上有較好的簡并性，而在記錄面的x軸上，對探測光源的位置信息較為敏感，在幾百微米距離的偏移下，就可以大大降低衍射效率。球面參考光體全息透鏡