一种全息图频谱分离方法和全息图频谱分离实验系统技术方案

本发明专利技术提出了一种全息图频谱分离方法和全息图频谱分离实验系统，所述方法针对包含两种物体信息的目标光束，通过对两路物光波先移相混合调制再分束的方式获得不同相位下两路物光波混合调制后在不同成像距离下的全息图像，然后根据不同相位下的全息图像解析第一物光波的频谱信息FT{O}和第二物光波FT{S}的频谱信息。通过本发明专利技术可实现全息图频谱分离，填充了现有技术的空白，为全息图频谱分离技术的进一步发展奠定了基础。进一步发展奠定了基础。进一步发展奠定了基础。

【技术实现步骤摘要】
一种全息图频谱分离方法和全息图频谱分离实验系统


[0001]本专利技术涉及光学成像领域，尤其涉及一种全息图频谱分离方法和全息图频谱分离实验系统。

技术介绍

[0002]物体重影是日常生活中经常会遇到的现象，这种现象是由于拍摄图像时两路以上物光波混频导致的。如何对混频后的物波光进行分离，即全息图频谱分离目前还是图像处理领域的空白，对全息图频谱分离的研究有利于图像处理技术得到进一步发展。

技术实现思路

[0003]为了解决上述现有技术中缺乏全息图频谱分离手段的缺陷，本专利技术提出了一种全息图频谱分离方法和全息图频谱分离实验系统。
[0004]本专利技术采用以下技术方案：
[0005]一种全息图频谱分离方法，包括以下步骤：
[0006]将携带有第一物体信息的物光波记作第一物光波，将携带有第二物体信息的物光波记作第二物光波，将第一物光波和第二物光波混合调制后的光束记作目标光束，在目标光束的传播路径上设置分束器将目标光束分为两路目标分光束，在所述两路目标分光束的传播路径上分别设置第一相机和第二相机以拍摄图像，第一相机的成像距离z1和第二相机的成像距离z2不相等；
[0007]令第一物光波和第二物光波相移均为0时，第一相机拍摄图像的光强记作 E
10
，第二相机拍摄图像的光强记作E
20
；
[0008]令第一物光波相移为π，第二物光波相移为0时，第一相机拍摄图像的光强记作E
11
，第二相机拍摄图像的光强记作E
21
；
[0009]令第一物光波相移为0，第二物光波相移为π时，第一相机拍摄图像的光强记作E
12
，第二相机拍摄图像的光强记作E
22
；
[0010]令第一物光波和第二物光波相移均为π时，第一相机拍摄图像的光强记作 E
13
，第二相机拍摄图像的光强记作E
23
；
[0011]计算第一物光波的频谱信息FT{O}和第二物光波的频谱信息FT{S}，计算公式如下：
[0012][0013][0014]H表示全息图传递函数，u、v、k表示计算参数，u＝x/(λzk)，v＝y/(λzk)，k＝2π/λ，λ表示光波长，z表示光波轴向位移即光的传播距离即成像距离，x表示光波横向位移，y表示光波纵向位移，FT{}表示傅里叶变换，i表示虚数，
[0015]一种全息图频谱分离实验系统，包括：光源、偏振分束器、第一相移模块、第二相移模块、反射模块、合束器、空间光调制器、分束器、第一相机、第二相机和处理器；偏振分束器位于光源的出射方向上，偏振分束器用于将入射光线分为两束光线，该两束光线分别记作第一分光束和第二分光束，反射模块用于调整第一分光束和第二分光束中至少一束的传播方向，使得第一分光束和第二分光束入射到合束器的入射面；
[0016]第一相移模块设置在第一分光束的传播方向上，第二相移模块设置在第二分光束的传播方向上；第一分光束传播路径上设有用于放置物体标本的第一目标位置，第一目标位置位于第一相移模块前端；第二分光束传播路径上设有用于放置物体标本的第二目标位置，第二目标位置位于第二相移模块前端；
[0017]空间光调制器的入射面位于合束器的出射方向上，分束器的入射面位于空间光调制器的出射方向上，第一相机用于对分束器第一个出射方向进行拍摄，第二相机用于对分束器的第二个出射方向进行拍摄；
[0018]处理器用于根据以下计算公式计算第一物光波的频谱信息FT{O}和第二物光波的频谱信息FT{S}，计算公式如下：
[0019][0020][0021]H表示全息图传递函数，u、v、k表示计算参数，u＝x/(λzk)，v＝y/(λzk)，k＝2π/λ，λ表示光波长，z表示光波轴向位移即光的传播距离即成像距离，x表示光波横向位移，y表示光波纵向位移，FT{}表示傅里叶变换，i表示虚数，
[0022]E
10
和E
20
分别表示第一物光波和第二物光波相移均为0时第一相机拍摄图像的光强和第二相机拍摄图像的光强；
[0023]E
11
和E
21
分别表示第一物光波相移为π且第二物光波相移为0时第一相机拍摄图像的光强和第二相机拍摄图像的光强；
[0024]E
12
和E
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分别表示第一物光波相移为0且第二物光波相移为π时第一相机拍摄图像的光强和第二相机拍摄图像的光强；
[0025]E
13
和E
23
分别表示第一物光波和第二物光波相移均为π时第一相机拍摄图像的光强和第二相机拍摄图像的光强记作E
23
。
[0026]优选的，还包括控制处理模块，控制处理模块分别连接第一相移模块、第二相移模
块、第一相机和第二相机；控制处理模块用于控制第一相移模块和第二相移模块的相移，并用于通过第一相机和第二相机在第一相移模块和第二相移模块处于不同工作状态时获取的拍摄图像确定E
10
、E
20
、E
11
、E
21
、E
12
、E
22
、E
13
和E
23
。
[0027]优选的，反射模块包括：第一反射镜和第二反射镜；第一反射镜设置在第一分光束的传播方向上，第二反射镜设置在第二分光束的传播方向上。
[0028]优选的，偏振分束器、第一反射镜、第二反射镜和合束器布置在同一矩形的四个角点上。
[0029]优选的，第一目标位置和第一相移模块位于第一反射镜的同一侧，第二目标位置和第二相移模块位于第二反射镜的同一侧。
[0030]优选的，第一目标位置和第一相移模块位于第一反射镜的入射方向方向上，第二目标位置和第二相移模块位于第二反射镜的出射方向方向上。
[0031]本专利技术的优点在于：
[0032](1)本专利技术提出的全息谱频谱分离方法，针对包含两种物体信息的目标光束，通过对两路物光波先移相混合调制再分束的方式获得不同相位下两路物光波混合调制后在不同成像距离下的全息图像，然后根据不同相位下的全息图像解析第一物光波的频谱信息FT{O}和第二物光波FT{S}的频谱信息。通过本专利技术可实现全息图频谱分离，填充了现有技术的空白，为全息图频谱分离技术的进一步发展奠定了基础。
[0033](2)本专利技术提出的全息谱频谱分离实验系统，可用于验证上述的全息谱频谱分离方法，实现对两路物光波相位的精确调制，确保验证结果的精确。
[0034](3)本专利技术中，通过控制处理模块的设置，实现了实验数据的自动采集和处理，有利于提高实验效率，保证实验结果的精确。
[0035](4)本专利技术中，通过设置反射镜，使得实验系统的光路更加灵活可调，保证了光路上实验设备的合理布局。
[0036](5)本专利技术中，偏振分束本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全息图频谱分离方法，其特征在于，包括以下步骤：将携带有第一物体信息的物光波记作第一物光波，将携带有第二物体信息的物光波记作第二物光波，将第一物光波和第二物光波混合调制后的光束记作目标光束，在目标光束的传播路径上设置分束器(10)将目标光束分为两路目标分光束，在所述两路目标分光束的传播路径上分别设置第一相机(1)和第二相机(2)以拍摄图像，第一相机(1)的成像距离z1和第二相机(2)的成像距离z2不相等；令第一物光波和第二物光波相移均为0时，第一相机(1)拍摄图像的光强记作E
10
，第二相机(2)拍摄图像的光强记作E
20
；令第一物光波相移为π，第二物光波相移为0时，第一相机(1)拍摄图像的光强记作E
11
，第二相机(2)拍摄图像的光强记作E
21
；令第一物光波相移为0，第二物光波相移为π时，第一相机(1)拍摄图像的光强记作E
12
，第二相机(2)拍摄图像的光强记作E
22
；令第一物光波和第二物光波相移均为π时，第一相机(1)拍摄图像的光强记作E
13
，第二相机(2)拍摄图像的光强记作E
23
；计算第一物光波的频谱信息FT{O}和第二物光波的频谱信息FT{S}，计算公式如下：计算第一物光波的频谱信息FT{O}和第二物光波的频谱信息FT{S}，计算公式如下：H表示全息图传递函数，u、v、k表示计算参数，u＝x/(λzk)，v＝y/(λzk)，k＝2π/λ，λ表示光波长，z表示光波轴向位移即光的传播距离即成像距离，x表示光波横向位移，y表示光波纵向位移，FT{}表示傅里叶变换，i表示虚数，2.一种全息图频谱分离实验系统，其特征在于，包括：第一相机(1)、第二相机(2)、光源(3)、偏振分束器(4)、第一相移模块(5)、第二相移模块(6)、反射模块、合束器(8)、空间光调制器(9)、分束器(10)和处理器；偏振分束器(4)位于光源(3)的出射方向上，偏振分束器(4)用于将入射光线分为两束光线，该两束光线分别记作第一分光束和第二分光束，反射模块用于调整第一分光束和第二分光束中至少一束的传播方向，使得第一分光束和第二分光束入射到合束器(8)的入射面；第一相移模块(5)设置在第一分光束的传播方向上，第二相移模块(6)设置在第二分光束的传播方向上；第一分光束传播路径上设有用于放置物体标本的第一目标位置(O1)，第一目标位置(O1)位于第一相移模块(5)前端；第二分光束传播路径上设有用于放置物体标本的第二目标位置(S1)，第二目标位置(S1)位于第二相移模块(6)前端；空间光调制器(9)的入射面位于合束器(8)的出射方向上，分束器(10)的入射面位于空间光调制器(9)的出射方向上，第一相机(1)用于对分束器(10)第一个出射方向进行拍摄，第二相机(2)用于对分束器(10)的第二个出射方向进行拍摄；处理器用于根...

【专利技术属性】
技术研发人员：李保生，张万斌，施春林，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：