劉麗君，張世驤

（深圳大學(xué)，廣東 深圳 518060）

數(shù)字全息技術(shù)具有分辨率高、快速、非接觸、無(wú)損的特點(diǎn)。無(wú)透鏡傅里葉變換數(shù)字全息圖像以其高分辨率，在微小物體三維形貌測(cè)量上越來(lái)越受到科學(xué)研究人員的關(guān)注［1］。

1 實(shí)驗(yàn)部分

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了反射式離軸無(wú)透鏡傅里葉變換實(shí)驗(yàn)光路圖，如圖1所示，實(shí)驗(yàn)選用的記錄物體是鑰匙柄。

圖1 實(shí)驗(yàn)光路圖

實(shí)驗(yàn)光路中He－Ne激光器發(fā)出的激光經(jīng)分束鏡BS1分成兩束，一束經(jīng)平面鏡M1反射后經(jīng)擴(kuò)束鏡照射在物體上，經(jīng)物體反射后垂直投射到CMOS靶面上形成物光；另一束光經(jīng)平面鏡M2、M3全反射及BS2反射投射到CMOS靶面上形成參考光；物光與參考光在CMOS靶面上形成數(shù)字全息干涉圖，計(jì)算機(jī)采集該圖像（記錄并再現(xiàn)）。

數(shù)字全息圖記錄與再現(xiàn)如圖2、圖3。

圖2 數(shù)字全息圖

圖3 數(shù)字全息再現(xiàn)

2 原理簡(jiǎn)述

無(wú)透鏡傅里葉變換數(shù)字全息記錄光路分析如圖4所示［2］。半透明物體 W，其光場(chǎng)為u0（x0，y0），物體和參考點(diǎn)源R位于同一平面（x0，y0）上，它們之間的距離為b，在距離平面（x0，y0）為d處放置記錄平面（x，y）。在菲涅耳近似條件下，可知物光波振幅分布為

圖4 無(wú)透鏡傅立葉變換數(shù)字全息記錄光路

參考光波在記錄平面上的復(fù)振幅分布為可得兩個(gè)光波在記錄平面上疊加后的相干涉形成的光強(qiáng)分布為

式（4）中前兩項(xiàng)為零頻項(xiàng)，或稱直透光場(chǎng)項(xiàng)，后兩項(xiàng)為所要記錄的物波信息項(xiàng)。

再現(xiàn)原理（略）。

3 結(jié) 論

（附實(shí)驗(yàn)中各項(xiàng)數(shù)據(jù)：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）

無(wú)透鏡傅里葉變換數(shù)字全息圖的分辨率高于早期實(shí)驗(yàn)拍攝的不透明物體像面全息圖［3］。

［1］郭正.淺談全息圖的復(fù)制［J］.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2012，24（2）：35－37.

［2］田愛(ài)玲，薛小衛(wèi).無(wú)透鏡傅里葉變換數(shù)字全息記錄與再現(xiàn)［J］.西安工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，29（1）：4－7.

［3］劉麗君.數(shù)字像面全息與同軸全息實(shí)驗(yàn)研究［J］.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2011，24（6）：19－20.