離軸數(shù)字全息顯微成像性能的研究.pdf

1、微型化是當(dāng)今各種通信、電子、機(jī)械產(chǎn)品的發(fā)展方向。生物制藥，醫(yī)學(xué)研究更是需要向微觀領(lǐng)域發(fā)展。傳統(tǒng)的光學(xué)全息干涉術(shù)可以對(duì)物體進(jìn)行顯微測(cè)量，但是所得的全息圖需要進(jìn)行化學(xué)處理，其實(shí)時(shí)再現(xiàn)受到限制，在傳輸和保存方面也不夠靈活。數(shù)字全息術(shù)以光學(xué)全息理論為基礎(chǔ)，用CCD為記錄介質(zhì)，對(duì)所記錄的全息圖數(shù)字化，輸入計(jì)算機(jī)，用模擬參考光進(jìn)行物光再現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了全息圖的記錄、再現(xiàn)和傳輸全過(guò)程的數(shù)字化，有著廣闊的應(yīng)用前景。本文從理論和實(shí)驗(yàn)方面詳細(xì)分析和討論了無(wú)透鏡傅

2、里葉變換數(shù)字全息的記錄、再現(xiàn)，研究了無(wú)透鏡傅里葉變換數(shù)字全息的顯微成像，其主要內(nèi)容包括： (1)從理論上分析了離軸全息的記錄，在此基礎(chǔ)上，對(duì)無(wú)透鏡傅里葉變換數(shù)字全息的記錄條件作了詳細(xì)的分析。分析了CCD參數(shù)對(duì)記錄條件的限制、不同參考光的記錄對(duì)CCD空間帶寬的要求，以及普通離軸全息系統(tǒng)與無(wú)透鏡傅里葉變換全息系統(tǒng)中信息量的空問(wèn)帶寬積的問(wèn)題。指出無(wú)透鏡傅里葉變換數(shù)字全息更能充分利用CCD的有限帶寬，更適合于對(duì)微小物體進(jìn)行測(cè)量研究。

3、 (2)從理論上和實(shí)驗(yàn)上分析了離軸數(shù)字全息的再現(xiàn)算法。目前，主要有三種再現(xiàn)算法：卷積算法，菲涅耳算法和角譜算法。首先詳細(xì)推導(dǎo)了三種算法的計(jì)算公式，以及相互間的關(guān)系；分析各種算法的特點(diǎn)；模擬分析了卷積算法中的脈沖響應(yīng)和頻率傳遞函數(shù)，以及卷積算法再現(xiàn)下，輸出函數(shù)和輸入函數(shù)的關(guān)系。模擬分析了菲涅耳算法下，輸出函數(shù)和輸入函數(shù)的關(guān)系。對(duì)實(shí)驗(yàn)中采集到的無(wú)透鏡傅里葉變換數(shù)字全息，分別用三種方法再現(xiàn)，對(duì)再現(xiàn)結(jié)果進(jìn)行了比較和分析，結(jié)果表明菲涅耳算法適

4、合再現(xiàn)較近距離記錄的無(wú)透鏡傅里葉變換數(shù)字全息圖。 (3)實(shí)驗(yàn)上研究了無(wú)透鏡傅里葉變換數(shù)字全息顯微成像性能。根據(jù)理論分析，搭建了無(wú)透鏡傅里葉變換數(shù)字全息成像系統(tǒng)。盡量縮短記錄距離，消除雜散光，提高再現(xiàn)像分辨率。為了充分利用CCD的有限帶寬，適當(dāng)減小參考點(diǎn)光源到物體中心的距離，在近同軸情況下，以獲得更高的分辨率。研究了消除再現(xiàn)像中零級(jí)衍射項(xiàng)的兩種常見(jiàn)方法，即高通濾波法和數(shù)字相減法，以及各自的優(yōu)缺點(diǎn)。 (4)研究無(wú)透鏡傅里葉變