基于空間光調(diào)制的確定性相位恢復研究.pdf

1、光波場的性質(zhì)可以從三個方面來完全描述:振幅（亮度）、波長（顏色）和相位（一個波長內(nèi)相位等同于深度）。統(tǒng)計表明80％以上的信息保存在相位項中，由此可見，相對于強度等其他信息，相位信息顯得尤為重要。然而，光波場的振蕩頻率(約為1015Hz)遠高于現(xiàn)有最高速的光探測器幀頻(108Hz)，探測器只能測量出光波場的強度變化，而無法直接探測到光波場的相位信息。因此，需要利用測量的強度分布來計算相位信息，即為相位恢復問題。目前，相位恢復已經(jīng)應用到光學

2、測量、天文學成像、電子顯微學、自適應光學、光學相位顯微等眾多領域。
　　基于強度傳輸方程的相位恢復是一種典型的非干涉確定性相位恢復方法。該方程建立了光強度的軸向變化量與相位之間的定量關系，只需要測量物面的強度分布，就可以通過求解該方程直接計算出相位信息。相較于干涉相位恢復方法，基于強度傳輸方程的相位恢復不需要復雜的光學系統(tǒng)，對于實驗環(huán)境要求不苛刻。另外，求解過程不需要迭代，且求解出的相位不需要解纏。然而，基于強度傳輸方程求解的結(jié)果

3、存在分辨率低以及采集圖像時需要機械地移動成像器件CCD等缺點，易受到強度差分高階近似的非線性誤差和測量噪聲的影響，因而，限制了恢復結(jié)果的精度。
　　空間光調(diào)制器本質(zhì)上是一個適應性光學裝置，它能在波陣面上施加空間和時間變化調(diào)制，改變波陣面的振幅、相位和偏振。本文利用空間光調(diào)制器對光場調(diào)制的特性，將其應用到相位恢復的相關計算中，提出了新的相位恢復算法，搭建了相應的實驗平臺，獲得了具有高質(zhì)量的相位恢復結(jié)果。
　　主要研究工作和創(chuàng)新

4、點如下:
　　(1)基于空間域相位調(diào)制的相位恢復，研究了基于傾斜光照合成的相位恢復算法。將空間光調(diào)制器放置在空間域中，加載不同角度的傾斜光柵對入射光場進行相位調(diào)制，并通過合成孔徑技術計算出相位，提高了恢復圖像的分辨率，獲得了具有高質(zhì)量的恢復結(jié)果。
　　(2)基于空間域振幅調(diào)制的相位恢復，提出了基于余弦光柵調(diào)制和強度傳輸方程的相位恢復算法。將空間光調(diào)制器放置在空間域中，加載余弦光柵對入射光場進行振幅調(diào)制，利用獲取的強度圖像求解

5、強度傳輸方程計算出相位偏導數(shù)，進一步地由相位偏導數(shù)恢復出相位信息。并通過實驗驗證了該算法的有效性，實驗結(jié)果表明該算法可有效地抑制噪聲對恢復結(jié)果的影響。
　　(3)基于頻率域振幅調(diào)制的相位恢復，提出了基于正弦光柵調(diào)制的相位恢復算法。將空間光調(diào)制器放置在頻率域中，加載正弦光柵對光場的振幅進行調(diào)制，通過強度與相位偏導數(shù)之間的關系計算出相位偏導數(shù)，從而進一步獲得相位信息。設計了光學實驗平臺，可快速采集到強度圖像，避免了傳統(tǒng)方法中機械地移動