光信息技术6 相移数字全息成像.pdf

相移数字全息成像是光信息技术中的一个重要领域，它结合了传统的光学全息技术与现代数字处理技术的优势。光学全息术能记录物体光的振幅和相位信息，从而生成立体的三维图像，但传统的全息技术依赖于干板记录，需经过显影和定影等复杂过程。数字全息则利用光电元件（如CCD）记录干涉图的强度信息，并通过计算机处理来重构物体的像，避免了湿法处理，且易于实现精确的物光定位和数据处理。 相移数字全息在此基础上引入了相移技术，能在同轴记录条件下消除零级项和孪生像，解决了记录器件分辨率较低导致的问题。通常，通过改变参考光的相位来获取多个干涉图，然后利用相移算法恢复物光的振幅和相位。在本实验中，采用了广义相移数字全息技术，无需额外的相移器，降低了实验成本，有利于技术的普及。 实验目标包括理解相移数字全息技术的基本原理，学习建立数字全息光路，调整相干光束的干涉，掌握相移数字全息中的物光恢复算法，以及观察全息干涉图的分布特征。实验设备主要包括He-Ne激光器、反射镜、分束器、合束器、扩束滤波准直系统、可变光阑、光强衰减片、分辨率板（作为物体）、CCD和计算机。 实验装置基于马赫曾德干涉光路，激光经过一系列光学组件后，形成两束相干光：一束作为物光照射物体，另一束作为参考光。物光与参考光在CCD上产生干涉，记录下干涉图。通过记录不同相位下的干涉图，然后应用相移算法计算物体的振幅和相位信息，从而重构物体的全息像。 实验原理主要基于干涉和相移的概念。通过遮挡和开放物光或参考光，记录不同相位状态的干涉图，然后根据这些图的强度分布计算相位差。通过计算相移值，可以恢复物光波前，进一步重构出物体的全息图像。 相移数字全息成像技术是一种强大的工具，不仅简化了传统全息术的处理步骤，还提高了图像质量和应用范围，广泛应用于科研、工程和生物医学等领域。通过实验，学生不仅能深入了解这一技术，还能提高实际操作和数据分析能力。