[发明专利]一种连续太赫兹波的同轴数字全息相位复原成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种同轴数字全息成像方法，特别是涉及一种连续太赫兹波的同轴数字全息相位复原成像方法。

背景技术

太赫兹数字全息技术是一项发展迅速的新型成像技术，其依靠无像差衍射而无需镜头完成成像，相比传统的焦平面成像技术其提供了更高的分辨率。在过去的十年里，研究人员使用不同的太赫兹源和探测器进行了许多有关太赫兹数字全息技术的实验。同轴数字全息光路结构非常简单，需要使用的光学元件非常少，这使得其对于太赫兹成像有很大的优势，降低了对图像采集器空间频率的要求，但缺点为再现过程中存在共轭像。同轴数字全息的相位复原方法被提出用来消除全息术中的共轭像，在物面和记录面上施加不同的约束条件，通过迭代计算将样品的实像从干扰的孪生像中提取出来，得到准确的物面复振幅分布。这些技术在可见光领域得到广泛的应用，但在太赫兹成像领域应用较少，因为克服实验噪声数据对图像质量的影响依然还是一个挑战，其主要原因是由于系统中的热致电相机的灵敏度低，相机记录过程中的斩波器引起的空气振动亦会对太赫兹波强度产生影响，同时由于现有的太赫兹波段缺乏有效的滤波整形元件支持，光束质量较差。克服这些挑战要求实验中有更加优化的实验步骤和成像方法来增强全息图的质量，以获取准确的物面复振幅分布。

发明内容

一种连续太赫兹波的同轴数字全息相位复原成像方法，其特征在于：

1、一种连续太赫兹波的同轴数字全息相位复原成像方法，其系统光路包括CO₂泵浦太赫兹激光器1，He-Ne激光器2，分光棱镜3，反射镜4，第一镀金抛物面镜5、第二镀金抛物面镜6，样品7，热致电图像采集器8。CO₂泵浦太赫兹激光器1用于输出连续太赫兹波；He-Ne激光器2用于输出连续红色激光；分光棱镜3用于反射He-Ne激光器2的输出光波2a和透射CO₂泵浦太赫兹激光器1的输出光波1a；反射镜4用于偏转CO₂泵浦太赫兹激光器1和He-Ne激光器2输出光的角度，得到反射光4a；第一镀金抛物面镜5和第二镀金抛物面镜6组成一个扩束单元，可将反射镜4的反射光4a直径扩束，传播方向平行；样品7放置在第二镀金抛物面镜6和热致电图像采集器8之间，且需保证其被测面积小于光束直径，光束照射在样品7上散射的部分光波具有物体形貌信息称为物光波7a，未散射的部分光波称为参考光波6a，物光波7a和参考光波6a干涉形成的同轴全息图被热致电图像采集器8采集，称为全息图H_i(x,y)，其中i表示采集的幅数。其它情况保持不变，在第二镀金抛物面镜6和热致电图像采集器8之间移去样品7，热致电图像采集器9记录的图像，称为背景图像B_i(x,y)，其中i表示采集的幅数。分光棱镜3用于将He-Ne激光器2的输出光波2a顺时针90度反射，依次穿过CO₂泵浦太赫兹激光器1的出射窗口玻璃进入CO₂泵浦太赫兹激光器1的谐振腔，在CO₂泵浦太赫兹激光器1的谐振腔内原路返回，穿过CO₂泵浦太赫兹激光器1的出射窗口玻璃，竖直穿过分光棱镜3，用于校准分光棱镜3，反射镜4，第一镀金抛物面镜5、第二镀金抛物面镜6，和热致电图像采集器8的相对位置。

2、一种连续太赫兹波的同轴数字全息相位复原成像方法，包括全息图H_i(x,y)和背景图像B_i(x,y)的负像素消除、正像素叠加的重建预处理过程，当共m帧全息图H_i(x,y)中负像素出现的频率大于阈值ε时，替换取值为-1：