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光纤数字全息术及其应用研究

向强  
【摘要】: 光纤数字全息术把光纤应用于数字全息术,省去了普通全息术中必不可少的各种反射镜、扩束镜等分立光学元件,使系统更加简洁、紧凑、灵活,扩大了全息术的应用范围。本文从理论和实验两个方面对光纤数字全息术作了研究,探讨了利用光纤数字全息术再现物场以及利用全息干涉术测量物场变化的可行性,得到了较好的实验结果。主要内容包括: (1)用球面波理论分析了无透镜傅里叶变换全息图的记录和再现过程。在实验中采用光纤传光分别拍摄了透射和反射物体的无透镜傅里叶变换全息图。利用MATLAB语言编写了再现程序并对全息图进行数值再现,得到了物体的原始像和共轭像。利用带阻滤波和V型滤波等数字图像处理方法削弱了零级衍射斑的影响,提高了再现像质量。分析了无透镜傅里叶变换全息光路的离焦现象及其对再现像的影响,给出了一种校正离焦全息图的方法,并从实验上得到了验证。 (2)用角谱理论分析了像面全息图的再现过程,采用光纤传光分别拍摄了透射和反射物体的像面全息图,并利用频域法对全息图进行数值再现,得到了物体较清晰的再现像。 (3)在实验中使用不同的光纤传输物体照明光和参考光,拍摄全息图并通过再现得到了不同效果的再现像。分析了使用传光面直径较大的Y型光纤、塑料光纤和玻璃光纤与芯径较小的准单模光纤所具有的不同特点,简要讨论了光纤的光场分布、耦合、偏振以及光纤的选择等问题。 (4)运用数字全息干涉术测量了金属板在外力作用下的形变,观察了电烙铁头周围温度场的分布,同时探讨了利用光纤数字全息干涉术测量材料泊松比的可行性。通过自聚焦透镜对物体成像,记录并再现了物体的全息图,得到了较满意的再现像,为进一步利用光纤传像奠定了基础。


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