文中对放大方式下同轴全息图压缩传感重建开展了实验研究, 目的是实现分层物体放大方式下的同轴全息图的层析重建。首先, 对同轴全息图压缩传感重建进行了理论介绍, 并给出了实现步骤, 包括全息图频域减采样模式、两步迭代算法流程等; 其次, 建立了点源放大同轴全息图记录实验系统和显微物镜放大同轴全息图记录实验系统, 以双层样本为例开展了实验工作, 所记录的同轴全息图基于压缩传感理论进行了层析重建, 同时基于传统的卷积算法也进行了反衍射重建。实验结果表明: 两种放大方式下获得的全息图, 通过压缩传感层析重建技术能够实现物体的层析重建, 并且比传统卷积反衍射重建具有更好的结果, 显示了压缩传感层析重建的能力和优势。

针对有缝拼接合成孔径同轴数字全息图的再现问题, 通过对接缝处预先进行灰度均值填充, 利用基于角谱理论的 Gerchberg-Saxton(GS) 加权改进相位恢复算法恢复相位, 获得全息图记录面上的完整复振幅信息.仿真模拟了该方法对粒子场的检测, 获得的再现像与模拟粒子靶的相关系数较传统方法得到的结果提高1倍以上, 并可以有效抑制接缝处信息丢失对合成孔径同轴数字全息图再现像的影响, 实现有缝拼接合成孔径同轴数字全息图的高质量再现.

利用压缩传感理论中的两步迭代收缩重建算法, 开展单幅同轴全息图重建实验研究, 实现单幅同轴全息图共轭重建像的消除并克服数字全息技术在轴向聚焦平面识别能力的不足。以数字图像和标准分辨率板为记录物体, 比较分析了基于两步迭代收缩算法和菲涅尔近似衍射重建算法的重建质量; 以两根裸光纤为实验样本, 分析了两步迭代收缩重建算法对记录物体轴向不同焦平面的识别能力。实验结果表明两步迭代收缩重建算法可得到清晰度高于68.73%的重建信息, 同时对直径为125 μm的两根光纤在9 mm的轴向间距条件下, 显示出了比全息菲涅尔近似算法更好的聚焦平面识别能力。这一轴向聚焦识别能力有助于数字全息技术应用于功能材料梯度参数或功能涂层光学器件涂层厚度检测。

采用数值方法模拟了同轴全息术测量粒子场的过程,对两种不同的数值算法--直接傅里叶变换算法和卷积算法,进行了分析和比较,结果表明卷积算法符合实际要求.分析了记录图像的空间频谱及其对图像采样频率的要求,得出了在记录波长、采样间隔等条件一定的情况下的最小记录距离.对于一幅512×512像素的数字图像,若像元尺寸为6.7 μm,所用光波长为532 nm,则最小记录距离为43.2 mm.在此基础上对实验记录的振幅和相位型静态粒子的数字全息图,均得到了满意的数值再现像.

分析计算了X光束的相干性对X光全息图分辨率的影响.结论是,X光无透镜傅里叶交换全息术所要求的相干长度和分辨率与样品尺寸成二次线型关系；X同轴全息术所要求的相干长度和分辨率的平方以及样品到全息图的距离成正比.

本文从分析X光全息图的两种具体的记录方式入手,考虑记录介质的点扩散函数和全息图的尺寸在不同的记录方式中,对X光全息图的分辨率的影响,结论是,在完全相干光的条件下,X光无透镜傅里叶变换全息图的最小分辨距离不可能小于记录时用的X光聚束器的焦斑或滤波小孔的半径,而X光同轴全息图不可能获得比记录介质的截止频率更高的分辨率.