LED光源数字全息技术研究[2]

　　3　实验数据及处理结果

　　实验装置已经在图 1 中详细描述, 被测量的物体为USAF-1951标准分辨率板。所用针孔的直径φ= 100μm, 全息图由CCD(MINT RON 22K9HC,795×596 像素, 8. 33μm×8. 33μm) 进行记录, 记录距离为d= 150 mm。为了进行对比, 我们分别用He-Ne 激光器 ( K= 632. 8 nm ) 和 LED ( K=655. 0nm)进行基于四步相移法的数字全息实验,所拍摄的四步相移图片如图5 和图6所示。

　　图5　使用激光光源时CCD 记录的相移全息图片

　　图6　使用LED 光源时CCD记录的相移全息图片

　　图5是采用了激光作为光源得到的4幅全息图片, 图6 是采用LED作为光源得到的全息图片。可以看出, 在同一全息记录系统下, 激光全息图具有明显的散斑噪声和寄生干涉,说, 这些噪声有时会使相位解包裹的过程难以进行。LED 的全息图显得非常柔和, 散斑噪声和寄生干涉基本被消除。但是也可以看到, 图像的边沿细节部分变得平滑, 这也是相干性造成的原因。对物体的振幅和相位的重建结果由图 7、图 8 和图9 给出。其中图7 给出了使用激光光源时被测物体的重建振幅分布(图7(a) )和相位分布(图7(b) , 未解包裹)。其中图8 给出了使用LED光源时被测物体的重建振幅分布( 图8( a) ) 和相位分布(图8( b) , 未解包裹) 。可以看出, 激光光源的重建结果明显受到全息图中散斑和寄生干涉的影响, 而基于LED光源重建得到的振幅和相位图比较清晰, 消除了散斑和寄生干涉的噪声, 重建质量得到了很大提高。

　　图7　使用激光光源时重建的物体振幅分布(a) 和相位分布(b)(未解包裹)

　　图8　使用LED光源时重建的物体振幅分布(a)和相位分布(b)(未解包裹)

　　图9　解包裹后的物体相位分布

　　4　结论

　　本文研究了LED的相干性及其在数字全息中的应用。指出了LED用于数字全息的条件和局限:LED光源必须被针孔滤波, 被测物体厚度应该在微米或者纳米数量级,并且基于LED的数字全息一般只能应用于同轴数字全息。实验结果表明,在数字全息中使用LED作为光源,散斑噪声和寄生干涉噪声被很好地抑制乃至消除,可以获得比激光高得多的全息图质量和物光场重构质量。

编辑：Cedar