【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种解决双波长数字全息中光串扰的方法，主要应用于双波长数字全息等涉及双波长复用的光学系统。
技术介绍
1、数字全息技术是一种实现物体相位定量测量的有效手段，具有全场、快速、高精度、非接触等优点，被广泛应用于物体表面形貌测量、生物细胞成像等领域。该技术通过待测物体对测量光的调制形成物光波，与另一束无样品调制的参考光波干涉，通过相位提取算法，从数字图像传感器记录的一幅或者多幅干涉图中提取相位信息。在单波长数字全息中，当测量光经过样品产生的光程差超过测量光波长时，重构的物体相位分布折叠在[-π,π]之间，需要使用数值解包裹算法对提取的包裹相位进行展开，以获得物体的真实相位。但当待测物体具有高纵横比结构、表面形貌含有台阶以及表面粗糙度较高时，数值解包裹算法可能会带来较大的误差，导致解包失败。
2、为解决这一问题，研究者提出了双波长数字全息技术，利用两个不同波长的光分别获取对应波长的包裹相位，两者相减得到等效波长的相位图。由于等效波长大于引入测量的任一波长，且两个波长越接近，其等效波长越大。因此可将单波长数字全息技术的测量范围从几微米扩大至毫米级别。
3、双波长数字全息比单波长数字全息多引入一个光波，目前研究者们多是在迈克尔逊干涉仪或马赫-曾德干涉仪结构的基础上，采用波长复用技术，利用单个图像传感器同时记录不同波长的干涉图，可实现实时动态测量。这类波长复用技术常在参考光路中使用偏振分光棱镜、二向色镜或滤波片等分光器件搭配平面反射镜调节不通波长载频量的大小和方向。但由于一般的偏振分光棱镜、二向色镜或滤波
技术实现思路
1、1、专利技术目的
2、为解决双波长数字全息中，由于一般分光器件透射率不高带来的光串扰问题，本专利技术提出一种解决双波长数字全息中光串扰的方法，主要是通过调整不同波长光斑大小，并在调整载波频率大小和方向的同时调整参考光位置，避开串扰区域。
3、2、技术方案
4、双波长数字全息技术通常使用两个激光器，分别发射第一波长激光和第二波长激光，在第一波长激光和第二波长激光复用前，使用扩束器或其他可调节光斑大小的光学器件分别调整第一波长激光和第二波长激光的光斑大小，利用第一扩束器将第一波长激光的光斑半径调整为r1，利用第二扩束器将第二波长激光的光斑半径调整为r2，r1＞r2。之后再将第一波长激光和第二波长激光耦合(光斑圆心重合)传输，并通过第一分光器(例如偏振分光棱镜、非偏振分光棱镜等)分别分出参考光(第一波长参考光和第二波长参考光)与物光(第一波长物光和第二波长物光)。
5、在参考光路使用第二分光器(例如滤波片、二向色镜、偏振分光棱镜等)搭配第一平面反射镜的组合来分别调整第一波长参考光和第二波长参考光的传播方向，以调节不同波长光波载频量的大小和方向。在这一调节过程中，第一波长参考光和第二波长参考光在图像接收面处的光斑位置也随之变化。
6、具体调节过程如下：当第一波长参考光和第二波长参考光同时传播至第二分光器时，由于一般的分光器件反射率可以做到接近于1，因此第一波长参考光基本全被第二分光器反射。然而一般的分光器的透射率不高，因此第二波长参考光一部分(具体比例视分光器透射率而定，反射比例＝1-透射比例)被第二分光器透射，另一部分和第一波长参考光一同被反射。因此，第一波长参考光的光斑(半径为r1)中心区域带有由于第二分光器透射率不高带来的第二波长参考光的光斑(半径为r2)，这块区域即为两个光波的重叠串扰区域，除此区域之外的为第一波长参考光的无串扰区域。此时，通过调节第二分光器来调整被其反射的第一波长参考光的传播方向，使得第一波长参考光的无串扰区域被图像传感器接收(串扰区域在图像传感器接收区域外)，同时与第一波长物光在y方向上成一定夹角，产生干涉条纹；第二波长参考光经第一分光器透射的部分，经第一平面反射镜反射后再次经第二分光器透射，通过调节第一平面反射镜来调整第二波长参考光的传播方向，使得第二波长参考光的光斑被图像传感器接收，同时与第二波长物光在x方向(x方向与y方向正交)上成一定夹角，产生干涉条纹。
7、3、技术效果
8、如此，图像传感器可同时接收第一波长激光和第二波长激光的离轴干涉图，第一波长激光和第二波长激光的干涉条纹正交分布且无串扰。利用傅里叶变换可以很容易地提取不同波长下的物体相位信息。
9、所提方法可巧妙地避开串扰区域，且不受偏振分光棱镜、二向色镜、滤波片等分光器件的透射率限制，可有效解决双波长数字全息中，由任意透射率的分光器件带来的光波串扰问题。
10、本专利技术还提供一种马赫-曾德干涉仪，采用上述方法解决双波长数字全息中光串扰问题。
11、本专利技术还提供一种迈克尔逊干涉仪，采用上述方法解决双波长数字全息中光串扰问题。
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1.一种解决双波长数字全息中光串扰的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种解决双波长数字全息中光串扰的方法，其特征在于，使用扩束器或其他可调节光斑大小的光学器件分别调整第一波长激光和第二波长激光的光斑大小。
3.根据权利要求1所述的一种解决双波长数字全息中光串扰的方法，其特征在于，所述第一分光器为偏振分光棱镜或非偏振分光棱镜；第二分光器为滤波片、二向色镜或偏振分光棱镜。
4.一种马赫-曾德干涉仪，其特征在于，采用权利要求1-3任一所述方法解决双波长数字全息中光串扰问题。
5.一种迈克尔逊干涉仪，其特征在于，采用权利要求1-3任一所述方法解决双波长数字全息中光串扰问题。
【技术特征摘要】
1.一种解决双波长数字全息中光串扰的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种解决双波长数字全息中光串扰的方法，其特征在于，使用扩束器或其他可调节光斑大小的光学器件分别调整第一波长激光和第二波长激光的光斑大小。
3.根据权利要求1所述的一种解决双波长数字全息中光串扰的方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢林娜，周玮琦，何乃龙，苏中方，张宇宁，
申请(专利权)人：新型显示与视觉感知石城实验室，
类型：发明
国别省市：
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