[发明专利]基于球面自衍射模型的球面纯相位全息图生成方法

权利要求书

1.基于球面自衍射模型的球面纯相位全息图生成方法，其特征在于，该方法包括球面自衍射计算模型和球面自衍射迭代算法生成球面纯相位全息图两个部分；所述的球面自衍射计算模型的具体描述为：步骤1，先根据球面自衍射计算模型的概念，确定其传递函数TF_ssd为：从球面经过球心传播到球面的衍射过程的系统传递函数，表示为TF_ssd=h_n⁽¹⁾(k×r)/h_n⁽²⁾(k×r)，其中h_n⁽¹⁾(·)和h_n⁽²⁾(·)分别表示第一和第二类n阶球面汉克尔函数， k是波数，r是球面半径；步骤2，依据球面波的球谐变换理论，计算球面自衍射计算模型的衍射场分布，记自衍射前的衍射场为C₁，自衍射后的衍射场为C₁`，则其过程可表示为：C<sub>1</sub>`=ISHT[SHT(C₁)×TF_ssd]，其中SHT为球谐变换，ISHT为逆球谐变换；所述的球面自衍射迭代算法生成球面纯相位全息图的具体描述为：步骤一，计算球面自衍射迭代算法的初始化衍射场C₀，记为：C₀=A₀×exp(j×θ₀)，其中A₀为物面的振幅分布，θ₀为0到2π区间内的随机相位，j为虚数单位；步骤二，迭代循环开始后，第k次循环计算得到的相位为θ_k，采用物面的振幅分布A₀为振幅限制，则第k次衍射场复振幅分布为：C_k=A₀×exp(j×θ_k)；步骤三，对第k次衍射场按照球面自衍射计算模型进行自衍射计算，得到自衍射后的衍射场为C_k`，其过程可表示为：C<sub>k</sub>`=ISHT[SHT(C_k)×TF_ssd]，保留其相位，采用物面的振幅分布A₀为振幅限制，得到更新的自衍射后的衍射场D_k,其过程表示为：D_k=A₀×exp(j×φ_k)，其中，φ_k为C_k`的相位；步骤四，对得到的衍射场D<sub>k</sub>进行自衍射逆过程的计算，得到的衍射场记为D<sub>k</sub>`,其过程表示为：D_k`=ISHT[SHT(D<sub>k</sub><sup>*</sup>)×TF<sub>ssd</sub>]，其中，D<sub>k</sub><sup>*</sup>表示D<sub>k</sub>的共轭，并将D<sub>k</sub>`的相位保留下来，作为下次迭代开始的相位，记为：θ_k+1=phase(D_k`)，其中phase(·)为取相位运算；步骤五，重复上述步骤二、三、四n次，将第n次迭代得到的相位φ_n作为球面纯相位全息图，记为：H=exp(j×φ_n)。

2.根据权利要求1所述的球面纯相位全息图生成方法，球面纯相位全息图可采用的编码方式为：H_en=φ_n/2π。