[发明专利]基于三角数字全息测量空间相干性的系统与方法

权利要求书

1.基于三角数字全息测量空间相干性的系统，包括依次放置的白光光源（1），会聚透镜（2），孔径光阑（3），滤波片（4），线偏振片I（5），准直透镜（6），偏振分束棱镜（7），透镜I（8），反射镜I（9）和反射镜II（10），透镜II（11），波片I（12）和波片II（13），线偏振片II（14）和图像探测器（15）；其特征在于：由白光光源(1）发出的入射光依次通过汇聚透镜（2）、孔径光阑（3）、滤波片（4），线偏振片I（5），准直透镜（6），准单色平行光入射到偏振分束棱镜（7）的表面，透射光经透镜II（11），反射镜II（10）和反射镜I（9）并经过透镜I（8），逆时针传播返回和偏振分束棱镜（7）经分束棱镜（7）透射的光经波片I（12）和波片II（13），线偏振片II（14）被图像传感器（15）接收；反射光经透镜I（8），反射镜I（9）和反射镜II（10）并经过透镜II（11），顺时针传播返回偏振分束棱镜（7）经分束棱镜（7）反射的光经波片I（12）和波片II（13），线偏振片II（14）被图像传感器（15）接收，图像传感器（15）与计算机（16）进行连接。

所述光路中，孔径光阑（3）和滤波片（4）依次被装配在白光光源（1）的出射端，由孔径光阑（3）透射的光波入射到与其距离等于焦距的准直透镜（6）的前表面上，出射的准直光束与偏振分束棱镜（7）垂直。

2.如权利要求1中所述的基于三角数字全息测空间相干性的系统，其特征在于：所述的白光光源（1）为宽带扩展的非相干光源，所述会聚透镜（2）对光源成像，所述孔径光阑（3）位于会聚透镜（2）形成的光源像面附近。

3.如权利要求1中所述的基于三角数字全息测空间相干性的系统，其特征在于：所述的滤光片（4）中心波长为633nm，带宽为10nm，滤波后的光源相干长度为39.4μm。

4.如权利要求2-5任一权利要求中所述的基于三角数字全息测空间相干性系统，其特征在于：所述准直透镜（6）到透镜I（8）的距离为两个透镜焦距之和，准直透镜（6）到透镜II（11）的距离为两个透镜焦距之和，透镜I（8）和透镜II（11）需选取焦距不同的两个透镜，如透镜I（8）焦距250mm透镜II（11）焦距150mm。图像探测器（15）到透镜I（8）和透镜II（11）的距离分别为两个透镜的焦距。

5.基于三角数字全息测空间相干性的方法，其特征在于：该方法利用三角数字全息记录非相干光源照明情形下的全息图，结合四步相移技术，对全息图进行重建，在重建像中体现光场的空间相干性；具体步骤如下：

1）通过改变或调换滤光片（4），控制滤波后的中心波长、带宽，控制光源的时间相干性；通过调整孔径光阑（3）的孔径大小，控制光源的空间相干性，以及在偏振分束棱镜分波表面产生的相干面积的尺寸，从而优选图像传感器（15）的记录位置，以便在图像传感器（15）上得到像面全息图；

2）孔径光阑位于光轴上，调整波片（12）和（13），使顺时针和逆时针传播的两束光波产生0、π/2、π、3π/2四个相移，用图像传感器（15）分别记录多幅相移全息图；

3）将图像传感器（15）采集的带有不同相移角度的的全息图在计算机（16）中进行四步相移运算，合成为一幅包含有物光波复振幅的复值全息图；

4）利用计算机提取复值全息图的振幅和位相，即反映出孔径光阑（3）在光轴上时由偏振分数棱镜（7）所产生的两束光波的空间相干性。

5）建立笛卡尔坐标使x轴平行于纸面并与附图1中所示的光线传播方向垂直，y轴垂直于纸面。使孔径光阑（3）垂直系统光轴在写入平面内或与写入平面垂直的平面内移动，重复如方权利要求（5）中所述方法的2）～4）步，采集一系列全息图，并进行再现，可获得光场在x-y二维方向上描述空间相干性的互相干函数。