反射式离轴无透镜傅里叶变换数字全息实验初探

刘丽君，张世骧

（深圳大学，广东 深圳 518060）

数字全息技术具有分辨率高、快速、非接触、无损的特点。无透镜傅里叶变换数字全息图像以其高分辨率，在微小物体三维形貌测量上越来越受到科学研究人员的关注［1］。

1 实验部分

实验设计了反射式离轴无透镜傅里叶变换实验光路图，如图1所示，实验选用的记录物体是钥匙柄。

图1 实验光路图

实验光路中He－Ne激光器发出的激光经分束镜BS1分成两束，一束经平面镜M1反射后经扩束镜照射在物体上，经物体反射后垂直投射到CMOS靶面上形成物光；另一束光经平面镜M2、M3全反射及BS2反射投射到CMOS靶面上形成参考光；物光与参考光在CMOS靶面上形成数字全息干涉图，计算机采集该图像（记录并再现）。

数字全息图记录与再现如图2、图3。

图2 数字全息图

图3 数字全息再现

2 原理简述

无透镜傅里叶变换数字全息记录光路分析如图4所示［2］。半透明物体 W，其光场为u0（x0，y0），物体和参考点源R位于同一平面（x0，y0）上，它们之间的距离为b，在距离平面（x0，y0）为d处放置记录平面（x，y）。在菲涅耳近似条件下，可知物光波振幅分布为

图4 无透镜傅立叶变换数字全息记录光路

参考光波在记录平面上的复振幅分布为可得两个光波在记录平面上叠加后的相干涉形成的光强分布为

式（4）中前两项为零频项，或称直透光场项，后两项为所要记录的物波信息项。

再现原理（略）。

3 结 论

（附实验中各项数据：BS1－M1：47.5 c m，M1－W：34 c m，W－BS2：9 c m，BS1－M2：40 c m，M2－M3：25.5 c m，M3－BS2：24.5 c m，W－CMOS：57 c m）

无透镜傅里叶变换数字全息图的分辨率高于早期实验拍摄的不透明物体像面全息图［3］。

［1］郭正.浅谈全息图的复制［J］.大学物理实验，2012，24（2）：35－37.

［2］田爱玲，薛小卫.无透镜傅里叶变换数字全息记录与再现［J］.西安工业大学学报，2009，29（1）：4－7.

［3］刘丽君.数字像面全息与同轴全息实验研究［J］.大学物理实验，2011，24（6）：19－20.