1 昆明理工大学理学院物理系，云南 昆明 650500
2 云南省土木工程防灾重点实验室，云南 昆明 650500
通过光波场空间追迹导出相干光成像计算公式，基于所导出的公式对经典的相干光成像理论进行简要讨论。为证明所导出公式的准确性，设计了矩形透光孔为物的成像实验，利用经典的相干光成像理论与所导出的公式同时对实验测量像强度进行了模拟计算。结果表明，所导出的公式能够准确地计算矩形孔像光场强度图像及像边沿的振铃振荡分布。
衍射 相干光成像 振铃振荡
昆明理工大学理学院物理系，云南 昆明 650500
纯相位全息图因无共轭像、衍射效率高，在全息三维显示中得到广泛应用。迭代算法因计算灵活、编码图像重建质量高，在纯相位全息图生成中具有重要地位。对基于迭代的生成纯相位全息图最新算法进行比较研究，介绍迭代算法生成纯相位全息图的基本原理，编程实现了典型代表性、创新性算法。通过图像重建质量、耗时长短的对比，进行了详细的实验研究，分析了各类方法的特点和优缺点。结论表明，对于较大像素差的图像，选用直方图补偿算法可得较好的效果，对于高重建质量的图像，可选用自适应加权Gerchberg-Saxton算法。
计算全息 纯相位全息图 迭代算法 相位恢复 图像重建 激光与光电子学进展
2023, 60(6): 0609001
1 昆明理工大学建筑工程学院，云南 昆明 650500
2 昆明理工大学理学院，云南 昆明 650500
3 云南省土木工程防灾重点实验室，云南 昆明 650500
4 昆明理工大学民航与航空学院，云南 昆明 650500
针对数字全息技术测量物体表面三维微小变形时，由于需要三个不同方向的矢量信息，检测光路都比较复杂的问题，提出了一种基于多相机数字全息三维变形检测方法。首先建立了准确重建物体变形前后相位差分布的方法，然后根据不共面且含有三维变形信息的三个相位差，实现物体表面三维变形场的检测。并对所提方法进行了数值模拟及实验验证，实验结果表明了该方法的可行性及实用性。
全息 数字全息 三维变形 多相机 干涉计量 有限元分析 激光与光电子学进展
2022, 59(16): 1609001
1 昆明理工大学理学院物理系，云南 昆明 650500
2 云南省土木工程防灾重点实验室，云南 昆明 650500
像面数字全息检测是相干光成像的一种重要应用。然而，由于相干传递函数的空间滤波作用，故当成像系统出射光瞳尺寸较小时，电荷耦合器件（CCD）不能探测到完整的像光场。同时，利用目前流行的只能计算像光场振幅分布的理论，不能重建便于光学检测的具有振幅和相位分布的像光场。基于相干光成像理论的分析，提出了一种设计特定照明物光的方法，让光学系统能够对物平面检测区完整成像。将物体照明光的全息图与所提方法结合，可以重建便于实际检测的理想像光场。
全息 衍射计算 相干光成像 数字全息 光学学报
2022, 42(13): 1309001
昆明理工大学理学院物理系, 云南 昆明 650500
衍射受限的相干光成像研究中,存在两种计算公式,一种是在特定近似条件下导出的单透镜成像系统像光场振幅分布计算公式,可以推广到多元件构成的光学系统中。另一种是直接计算光学系统像光场振幅及相位分布的公式。为了分析两种公式的实用价值,以两个透镜组成的成像系统为例,在不同空间位置放置孔径光阑,对比了两种公式的理论计算与实验测量结果。
激光与光电子学进展
2021, 58(20): 2011001
提出了一种全息三维(3D)显示光学系统滤波窗的优化设计方法。首先,基于标量衍射理论,用复振幅编码方法获得相息图,研究了相息图再现光场在光学系统焦平面上的频谱分布。然后,导出了重建物光场在光学系统焦平面上的频谱中心位置和频率分布公式,并进行了实验验证。最后,提出了一种基于纯相位型空间光调制器全息显示系统滤波窗的优化设计方法。理论仿真及光学实验结果表明,该优化方法可获得优化编码的相息图,且能设计高质量的全息3D显示系统,从而获得高质量的全息再现像。
全息 全息三维显示 空间光调制器 相息图 滤波系统 光学学报
2021, 41(15): 1509001
1 昆明理工大学理学院物理系, 云南 昆明 650500
2 云南省土木工程防灾重点实验室, 云南 昆明 650500
根据相干光成像振幅分布的近似计算理论,成像系统是线性空间不变系统,出射光瞳表征的传递函数定义为几何光学像频谱的滤波器。基于能够准确计算像光场振幅及相位分布的理论,指出成像系统不是线性空间不变系统,从而将传递函数的物理意义定义为几何光学像经过特定距离进行菲涅耳衍射的空间滤波器。通过单透镜相干光成像和数字全息成像的模拟和光学实验,验证了传递函数新定义的正确性。
信号处理 衍射计算 相干光成像 相干传递函数 光学学报
2021, 41(12): 1207001
1 昆明理工大学理学院激光信息处理技术与应用重点实验室, 云南 昆明 650500
2 河北工程大学数理科学与工程学院, 河北 邯郸 056038
提出了两种光瞳在光学扫描全息系统中实现边缘提取的方法,基于双光瞳外差检测来获取物体的全息信息。首先,采用LG光束-轴锥镜光瞳和小孔滤波器作为两个光瞳构建复合光场,并对物体进行扫描,提取边缘信息;其次,在小孔滤波器不变的情况下,采用幂函数分布的振幅型光瞳作为另一种光瞳,完成边缘信息的提取。计算机仿真实验结果表明,使用本文所述的两种光瞳相比使用环形光瞳时实现的边缘提取质量均有提升,且无须进行数字图像处理,简化了实验步骤。
全息 光学扫描全息 光瞳 边缘提取 振幅型光瞳 激光与光电子学进展
2020, 57(23): 230901
1 昆明理工大学理学院激光信息处理技术与应用重点实验室, 云南 昆明 650500
2 河北工程大学数理科学与工程学院, 河北 邯郸 056038
基于瑞利-索末菲矢量衍射理论和振幅透过率函数,研究了轴锥镜的柱矢量光束聚焦特性。研究结果表明,径向偏振光的矢量聚焦场由径向分量及轴向分量构成,而角向偏振光的矢量聚焦场仅由角向分量构成,同时聚焦场焦深随束腰半径的增大而增加。相较理想情况,锥顶为双曲线时,焦深几乎不变,但光强因干涉效应发生振荡,其依赖于入射光的束腰半径,当径向偏振光束腰半径达到4 mm,角向偏振光束腰半径达到3.5 mm时,振荡现象消失。研究结果为轴锥镜的实际应用,以及进一步完善柱矢量光束聚焦场理论提供了参考。
衍射 矢量衍射理论 双曲线顶点 柱矢量光束 束腰半径 振荡现象
为实现全息图的准实时计算,提出了一种基于多图像处理单元(GPU)的Matlab计算机生成的全息图快速算法。该方法充分利用了Matlab编程的简易性和GPU的高计算性能,可有效节约全息图计算时间。模拟结果表明,所提方法的计算速度比传统计算方法提高了两个数量级。
全息 三维显示 准实时计算 图像处理单元 激光与光电子学进展
2019, 56(5): 050901
