數(shù)字顯微全息關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、本文主要研究實(shí)現(xiàn)微小或顯微相位物體的三維輪廓再現(xiàn)的數(shù)字顯微全息關(guān)鍵技術(shù)。 論文基于數(shù)字顯微全息技術(shù)，構(gòu)建了多種數(shù)字離軸顯微全息再現(xiàn)系統(tǒng)和光柵相移數(shù)字同軸顯微全息再現(xiàn)系統(tǒng)。并實(shí)現(xiàn)了基于全息再現(xiàn)原理的相位物體，如相位光柵、活體細(xì)胞的三維相位再現(xiàn)。為獲得正確的原始顯微深度結(jié)構(gòu)或輪廓再現(xiàn)結(jié)果，本文對數(shù)字顯微全息技術(shù)展開深入研究。在此基礎(chǔ)上，提出了以下四項(xiàng)創(chuàng)新點(diǎn)。 1、最佳再現(xiàn)距離d和數(shù)字再現(xiàn)光波傾斜因子kx，ky的調(diào)整技術(shù)再現(xiàn)距

2、離d和數(shù)字再現(xiàn)光波傾斜因子七kx，ky是實(shí)現(xiàn)數(shù)字全息圖正確數(shù)值再現(xiàn)的重要參數(shù)。離焦誤差和傾斜誤差的存在對再現(xiàn)信息尤其是再現(xiàn)相位信息均會引起畸變的結(jié)果。本文提出基于修正平均梯度的調(diào)焦方法，抑制了菲涅耳近似再現(xiàn)算法中再現(xiàn)像大小隨再現(xiàn)距離變化對聚焦判斷的影響，獲得最佳再現(xiàn)距離。同時根據(jù)傅里葉變換的頻移特性，實(shí)現(xiàn)了傾斜因子kx，ky的自動調(diào)整。 2、基于再現(xiàn)平面相位相減的誤差校正技術(shù)全息圖數(shù)值再現(xiàn)信息中，系統(tǒng)誤差的抑制或消除方法很多，但

3、各有利弊。本文所提出的再現(xiàn)平面相位相減全息圖處理新方法，利用樣本全息圖和背景全息圖，通過再現(xiàn)相位相減處理，減去除樣本之外的系統(tǒng)相位誤差，實(shí)現(xiàn)再現(xiàn)平面上原始物波準(zhǔn)確及高精度的相位再現(xiàn)結(jié)果。該方法能有效、合理地消除光源噪聲、光學(xué)器件所引入的相位誤差和其它背景相位誤差，且保證了記錄樣本的相位信息中與誤差分布類似的分項(xiàng)不被誤處理。在活體細(xì)胞的全息再現(xiàn)中，該方法的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)尤為顯著。 3、預(yù)放大數(shù)字離軸全息圖中二次相位誤差校正技術(shù)顯微物鏡所

4、引入的二次項(xiàng)相位誤差的校正是完成預(yù)放大數(shù)字顯微全息圖數(shù)值再現(xiàn)的重要環(huán)節(jié)。針對現(xiàn)有校正方法的不足，本文所提出的基于顯微物鏡后焦面的二次項(xiàng)相位誤差校正、衍射計(jì)算獲得原始物波的預(yù)放大數(shù)字顯微全息圖數(shù)值再現(xiàn)的新方法，避免了硬件校正的嚴(yán)格限制，校正調(diào)整參數(shù)具有單一性，且只需單幅全息圖再現(xiàn)，對記錄樣本特性也沒有限制。 4、光柵相移數(shù)字同軸全息圖處理技術(shù)傳統(tǒng)相移技術(shù)用于同軸全息再現(xiàn)，需要引入?yún)⒖脊庠矗瑥亩鵁o法實(shí)現(xiàn)單光束數(shù)字同軸全息的記錄。基于