[发明专利]基于透射式点衍射的三波长数字全息检测装置与方法

说明书

本发明提供一种基于透射式点衍射的三波长数字全息检测装置与方法。汇合成一束的三波长入射光形成聚焦的参考光和物光；参考光照射在孔阵列上并被针孔A过滤后，依次经过第二透镜和第二合色棱镜后分成三波长参考光，分别照射在三平面反射镜上并被反射，再次依次经过第二合色棱镜、第二透镜、孔阵列的三大孔B和非偏振分光棱镜照射在第四透镜上；物光经过第三透镜后照射在平面反射镜上并被反射，再次依次经过第三透镜和非偏振分光棱镜照射在第四透镜上；汇合在第四透镜的参考光和物光产生干涉形成三载频复用的全息图，用图像传感器采集全息图上传到计算机中计算待测相位。该装置结构简单，稳定性好，只需黑白图像传感器记录全息图。

技术领域

本发明属于数字全息检测领域，特别涉及一种基于透射式点衍射的三波长数字全息检测装置与方法。

背景技术

数字全息检测技术由于具有非接触、全场定量、三维成像等独特优点，已作为极其重要的测试分析手段被广泛应用于生物医学、微纳器件、光学微加工等测量领域。但由于全息图条纹的正余弦函数分布性质，传统单波长数字全息获得相位多为包裹相位，需要复杂、耗时的算法实现相位解包裹。三波长数字全息等利用三束照明光合成一个大于被测样品厚度的等效波长，可获得较大的测量范围，且无须复杂的相位解包裹运算，因而近年受到广泛关注。

专利CN106569402A“一种多波长数字全息图的色彩分离与数字处理方法”先利用Bayer型彩色相机分别采集物体在三色激光照射下的单波长数字全息图，通过数值处理获取三色间的串扰系数矩阵；再采集三色激光同时照射的多波长数字全息图，并利用串扰系数矩阵消除由于Bayer滤色片对不同波长光的非完全选择性而造成的三通道间的串扰，实现了单张数字全息图一次性记录多个波长的信息，但是该方法不仅成本高，分辨力低，而且操作复杂，无法实现在线实时检测。

专利CN101452253B“一种彩色数字全息像的获取方法”利用黑白型面阵CCD和多记录波长无透镜傅里叶变换全息图记录光路，实现三波长数字全息成像，但是该方法仍需分别记录各波长全息图，且需要复杂算法进行再现成像，实时性差，且因为采用分离光路，抗干扰能力差。

专利CN105717774A“一种彩色数字全息像的实时记录装置及方法”在物光束照明角度一致的条件下，分别调节参考光束的照射角度，通过一次曝光获取含有各波长不同载频的全息图，实现动态彩色物体的实时全息记录，但是该装置各波长光束经过空间不同位置，不仅造成结构庞大复杂，调整困难，而且抗干扰能力差。

法国SONG Qinghe等(Song Q,Wu Y,Tankam P,et al.Research on therecording hologram with Foveon in digital color holography[C]//PhotonicsAsia.International Society for Optics and Photonics,2010)利用彩色相机记录全息图，可使各波长光束共用一个光路，极大地简化了系统结构，并降低了系统操作复杂度，但是因为采用彩色相机，不仅成本高，而且需要复杂的算法抑制各波长之间的串扰；同时，因为采用分离光路，抗干扰能力差。

发明内容

本发明的目的在于针对上述技术的不足之处，将波分复用技术和频谱角分复用技术相结合，提供一种结构简单，系统稳定的基于透射式点衍射的三波长数字全息检测装置，同时还提供一种基于透射式点衍射的三波长数字全息检测方法。