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(guò)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(huì)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(zhǎng)的關(guān)系滿(mǎn)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(guò)相應(yīng)的光電儀器對(duì)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(guò)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(chēng)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(chēng)為體全息成像系統(tǒng)，文中的主要工作就是對(duì)這一系統(tǒng)的成像特性進(jìn)行研究。
　　 首先，我

3、們對(duì)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(xiàn)的半高全寬為體全息成像的深度分辨率。通過(guò)模擬找到體全息透鏡半徑R對(duì)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(duì)透鏡的軸向及橫向成像特性進(jìn)行分別討論。記錄探測(cè)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(xiàn)，找到兩種典型體全息透鏡的深度分辨率，并通過(guò)CCD采集離焦時(shí)，探測(cè)點(diǎn)光源在像面的成像結(jié)果，觀(guān)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(xiàn)在一起進(jìn)行對(duì)比，更直觀(guān)的給出了探測(cè)點(diǎn)離焦對(duì)體全息成像系統(tǒng)的影響。并且，還通過(guò)實(shí)驗(yàn)，討論了體全息透鏡R值對(duì)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(jiǎn)并性，而在記錄面的x軸上，對(duì)探測(cè)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