[发明专利]基于光子筛的定量相关振幅全息方法

权利要求书

1.基于光子筛的定量相关振幅全息方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一：通过用振幅形式表现相位信息改进传统的相位检索GS算法，并利用改进后的相位检索GS算法产生得到二值振幅全息图；

步骤二：利用步骤一所述的方法生成两个独立的二值振幅全息图；

步骤三：通过引入“全息掩膜”的概念建立两个独立的二值振幅全息图定量的关联关系，通过建立的关联关系实现二值振幅全息图定量的关联化，通过测量峰值信噪比SNR进行评估，循环优化得到成像质量相对较高，引入的串扰相对较少的一组全息再现图像对应的定量关联振幅全息图作为振幅全息图输出结果；

步骤四：利用步骤三所得的两幅振幅全息图输出结果生成加工文件，用透明单元编码值为“1”的像素，用不透光单元编码值为“0”的像素，制备两个互相关联的透射型的光子筛；通过可见光或近红外入射光照射在两个互相关联的透射型的光子筛上，在傅里叶面上全息复现得到两个完全不同的再现像；

步骤一实现方法为，

在传统相位检索GS算法中，从全息面到傅里叶面的光场传播用Fraunhofer衍射公式进行模拟：

其中：E_f为傅里叶面上的复振幅信息，E_h为全息面上的复振幅信息，j为虚数，k是波矢，(x₀，y₀)为全息图坐标位置，(x，y)为再现像的坐标位置，f为光学系统中使用的透镜的焦距；

在传统相位检索GS算法中，为了简化计算，振幅信息被忽略，复振幅E_h被转化为一个纯相位分布因此公式(1)被变换为：

式中：表示傅里叶变换；其余符号与公式(1)中的含义相同；

传统相位检索GS算法通过物平面和全息平面之间的迭代循环获得优化的全息面上的相位分布，所述传统相位检索GS算法通过模拟漫散射来省略振幅信息，并输出相位分布以恢复目标全息图像；然而，由于传统相位检索GS算法忽略振幅信息，输出的是一个纯相位分布，因此，所述传统相位检索GS算法不能直接应用于实现纯振幅全息图；

通过用振幅形式表现相位信息改进传统的相位检索GS算法，即对于振幅全息，全息面上记录的全息图是一个纯振幅分布，因此，进行傅里叶变换的信息是一个实数；为了消除相位信息中的虚部，给所述分布中加上相位信息的复共轭此时，由全息面到成像面上的传播过程公式(3)表达：

其中：表示E_f(x，y)的复共轭；其余符号与公式(1)和公式(2)中含义相同；

通过公式(3)得出，傅里叶面上的复振幅分布为目标还原图像和目标还原图像的孪生像的叠加；此外，由于利用透射式超表面振幅全息材料进行振幅调制需保证将入射光的振幅调制为二值振幅信息，所述二值振幅信息通过透光单元和不透光单元实现，即通过透光单元实现振幅值为“1”的信息，通过不透光单元实现振幅值为“0”的信息，因此，为保证将入射光的振幅调制为二值振幅信息，公式(3)中全息面上的连续的振幅信息需要二值化处理，将相位信息转换为0和π/2两个值，二值化处理实现方法如下：当时，否则因此，得到的或1；即通过二值化处理实现全息面上的复振幅被完全地转化为由“0”和“1”组成的实数分布；所述由“0”和“1”组成的实数分布即为改进后相位检索GS算法产生得到二值振幅全息图。

2.如权利要求1所述的基于光子筛的定量相关振幅全息方法，其特征在于：还包括步骤五，将所述基于光子筛的定量相关振幅全息方法应用领域包括可调光学设备、信息存储、光学防伪和光学加密领域，通过全息面上振幅信息的切换，实现傅里叶面上全息复现的改变，进而解决相关工程问题。