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基于空间光调制器的无透镜傅里叶变换数字全息

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摘要

第一章 引言

1.1 研究背景

1.2 本文的主要研究内容

第二章 无透镜傅里叶变换数字全息的基本原理

2.1 全息的基本原理

2.1.1 全息记录

2.1.2 全息再现

2.2 数字全息的基本原理

2.2.1 数字全息记录

2.2.2 数字全息再现

2.2.3 数字全息的实验

2.3 无透镜傅里叶变换数字全息的实验原理

2.3.1 球面参考光波记录数字全息图

2.3.2 全息图再现像分离的条件

2.3.3 数字全息图记录的采样条件

2.3.4 无透镜傅里叶变换数字全息图记录和再现的基本原理

2.3.5 无透镜傅里叶变换数字全息的实验

2.4 本章小结

第三章 液晶空间光调制器的相位调制特性研究

3.1 液晶的主要特性

3.1.1 液晶的扭曲效应

3.1.2 液晶的电控双折射效应

3.1.3 液晶的动态散射效应

3.1.4 液晶的混合场效应

3.2 液晶空间光调制器的相位调制原理

3.3 琼斯矩阵法和Mueller-Stokes矩阵法

3.3.1 琼斯矩阵法

3.3.2 Mueller-Stokes矩阵法

3.4 液晶空间光调制器的相位调制特性测量实验

3.5 本章小结

第四章 基于空间光调制器的无透镜傅里叶变换数字全息

4.1 相移技术

4.2 基于空间光调制器的无透镜傅里叶变换数字全息

4.3 提高无透镜傅里叶变换数字全息图分辨率的方法

4.3.1 滤波算法

4.3.1 偏振图像融合

4.4 本章小结

总结和展望

总结

展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的科研论文

声明

致谢

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摘要

本文通过研究基于空间光调制器的无透镜傅里叶变换数字全息,详细分析了无透镜傅里叶变换数字全息记录和再现的基本原理、相移技术的原理、液晶空间光调制器的相位调制特性及其在无透镜傅里叶变换数字全息中的应用、无透镜傅里叶变换数字全息的实验装置,再现出了记录物体的三维光场,利用偏振图像融合技术、滤波算法提高再现像的分辨率。对透射式液晶空间光调制器进行相位调制特性研究,测得灰度-相位关系曲线和灰度-光强关系曲线,将液晶空间光调制器应用到无透镜傅里叶变换数字全息中。
   本文分为四大部分:
   第一章介绍了无透镜傅里叶变换数字全息的发展史,重点概述了目前国内外基于空间光调制器的无透镜傅里叶变换数字全息的研究重点及现状。另外简述了相移技术、偏振图像融合技术的发展现状。
   第二章介绍了数字全息术的基本原理和实验过程,重点讨论了提高无透镜傅里叶变换数字全息再现像分辨率的方法。以具体的光学实验为基础,详细地阐述了无透镜傅里叶变换数字全息的基本原理,以及与传统菲涅尔数字全息的不同之处。根据无透镜傅里叶变换数字全息的特点,将光纤引入到具体的实验中,得到了理想的点光源;并指出无透镜傅早叶变换数字全息再现像的位置仅与物体与参考点光源之间的距离相关。
   第三章内容是为第四章介绍液晶空问光调制器在无透镜傅里叶变换数字全息中的应用做铺垫,首先介绍了液晶空间光调制器的扭曲效应、电控双折射效应、动念散射效应、混合场效应,然后在液晶的电光效应基础上,分析出了液晶空间光调制器的相位调制原理,为研究液晶空间光调制器在无透镜傅里叶变换数字全息实验中对入射光的偏振态的影响,本文依据琼斯矩阵法和Mueller-Stokes矩阵法着重研究了偏振光通过液晶空间光调制器后偏振态的变化。在基于光纤的无透镜傅里叶变换数字全息实验中,液晶空间光调制器相当于一个黑盒子,想要研究透过它的偏振光偏振态的变化,就得联立琼斯矩阵和Mueller矩阵的理论知识,依据前人已经掌握的测量方案,测出本论文实验中所用的HOLOYELC2000对于不同激光进行实验时的灰度-相位调制关系曲线。
   第四章介绍了将液晶空间光调制器作为相位调制器件应用到无透镜傅里叶变换数字全息中的基本原理及具体实验。详细阐述了四步相移技术的原理以及将液晶空间光调制器作为相位调制器件应用到无透镜傅里叶变换数字全息实验中实现四步相移技术的效果。最后提出了两种提高无透镜傅里叶变换数字全息再现像分辨率的方法:滤波算法和偏振图像融合,其中滤波算法主要包括中值滤波算法和维纳滤波算法。并以具体的实验数据证实了,滤波算法和偏振图像融合技术都能一定程度上抑制散斑等噪声,提高再现像的分辨率。同时,偏振图像融合技术,能增强被记录的立体感。

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