離軸數(shù)字全息顯微成像性能的研究.pdf

1、微型化是當今各種通信、電子、機械產(chǎn)品的發(fā)展方向。生物制藥，醫(yī)學研究更是需要向微觀領域發(fā)展。傳統(tǒng)的光學全息干涉術可以對物體進行顯微測量，但是所得的全息圖需要進行化學處理，其實時再現(xiàn)受到限制，在傳輸和保存方面也不夠靈活。數(shù)字全息術以光學全息理論為基礎，用CCD為記錄介質，對所記錄的全息圖數(shù)字化，輸入計算機，用模擬參考光進行物光再現(xiàn)，實現(xiàn)了全息圖的記錄、再現(xiàn)和傳輸全過程的數(shù)字化，有著廣闊的應用前景。本文從理論和實驗方面詳細分析和討論了無透鏡傅

2、里葉變換數(shù)字全息的記錄、再現(xiàn)，研究了無透鏡傅里葉變換數(shù)字全息的顯微成像，其主要內(nèi)容包括： (1)從理論上分析了離軸全息的記錄，在此基礎上，對無透鏡傅里葉變換數(shù)字全息的記錄條件作了詳細的分析。分析了CCD參數(shù)對記錄條件的限制、不同參考光的記錄對CCD空間帶寬的要求，以及普通離軸全息系統(tǒng)與無透鏡傅里葉變換全息系統(tǒng)中信息量的空問帶寬積的問題。指出無透鏡傅里葉變換數(shù)字全息更能充分利用CCD的有限帶寬，更適合于對微小物體進行測量研究。

3、 (2)從理論上和實驗上分析了離軸數(shù)字全息的再現(xiàn)算法。目前，主要有三種再現(xiàn)算法：卷積算法，菲涅耳算法和角譜算法。首先詳細推導了三種算法的計算公式，以及相互間的關系；分析各種算法的特點；模擬分析了卷積算法中的脈沖響應和頻率傳遞函數(shù)，以及卷積算法再現(xiàn)下，輸出函數(shù)和輸入函數(shù)的關系。模擬分析了菲涅耳算法下，輸出函數(shù)和輸入函數(shù)的關系。對實驗中采集到的無透鏡傅里葉變換數(shù)字全息，分別用三種方法再現(xiàn)，對再現(xiàn)結果進行了比較和分析，結果表明菲涅耳算法適

4、合再現(xiàn)較近距離記錄的無透鏡傅里葉變換數(shù)字全息圖。 (3)實驗上研究了無透鏡傅里葉變換數(shù)字全息顯微成像性能。根據(jù)理論分析，搭建了無透鏡傅里葉變換數(shù)字全息成像系統(tǒng)。盡量縮短記錄距離，消除雜散光，提高再現(xiàn)像分辨率。為了充分利用CCD的有限帶寬，適當減小參考點光源到物體中心的距離，在近同軸情況下，以獲得更高的分辨率。研究了消除再現(xiàn)像中零級衍射項的兩種常見方法，即高通濾波法和數(shù)字相減法，以及各自的優(yōu)缺點。 (4)研究無透鏡傅里葉變