[发明专利]一种静态光学扫描倾斜全息系统及实现方法

权利要求书

1.一种静态光学扫描倾斜全息系统，其特征在于，包括：激光器1，小孔2，第一透镜(3)，第一偏振片(4)，分束镜(5)，空间光调制器(6)，第二偏振片(7)，偏振分束镜(8)，四分之一波片(9)、旋转台(10)、物体(11)，第二透镜(12)，光电探测器(13)，计算机(14)；

其中，所述激光器(1)出射光光轴方向与所述小孔(2)中心保持一致，所述小孔(2)置于所述第一透镜(3)和所述激光器(1)之间，且所述小孔(2)与所述第一透镜(3)之间的距离为所述第一透镜(3)的焦距长，所述第一偏振片(4)和分束镜(5)位于所述第一透镜(3)的两侧，所述空间光调制器(6)垂直置于所述分束镜(5)透射光的方向；所述第二偏振片(7)位于所述分束镜(5)和所述偏振分束镜(8)之间，所述四分之一波片(9)置于所述偏振分束镜(8)和所述旋转台(10)之间，所述物体(11)置于旋转台(10)上，所述第二透镜(12)位于所述偏振分束镜(8)和所述电探测器(13)的两侧，所述光电探测器(13)与所述计算机(14)相连接。

2.一种静态光学扫描倾斜全息实现方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：激光器出射的平行光经小孔后调制为发散的球面波，球面光束经过第一透镜形成平面波，平面波经第一偏振片可调制为对角线偏振平面波；

步骤2：线偏振平面波经分束镜后照射空间光调制器，空间光调制器调制竖直方向的偏振态，生成具有正交偏振态的平面波和球面波，经空间光调制器调制的光束通过分束镜和第二偏振片形成干涉条纹，完全通过偏振分束镜的p波经四分之一波片后成为具有圆偏振态的扫描光束扫描物体；

具体地，经调制生成具有正交偏振态平面波的水平和竖直分量的表达式分别为：

P＝A₁#

其中，A₁和A₂分别表示水平和竖直分量的振幅，j为虚数单位，k₀为波数，为偏置相移量，x和y分别表示偏置相移的空间偏移方向，z为光波传播方向；

两个分量上的光波通过第二偏振片透射后形成的在物平面上干涉条纹表达式为：

步骤3：将球形相位分布依次顺序显示给空间光调制器，每个球形相位分布具有不同的相位和空间偏移，从而实现移动扫描光束扫描三维物体的目的；

具体地，当相移为且在x和y方向上的空间偏移分别为Δx和Δy时，扫描光束干涉条纹的表达式为：

步骤4：转动旋转台，使扫描光束相对于物轴倾斜一定角度，实现使用较大的采样间距来记录离轴物体光，从物体反射的光通过四分之一波片调制为s波，s波目标光被偏振分束镜完全反射，并被第二透镜会聚到光电探测器上，光电探测器平面所记录的数据为单像素全息图信息，将光电探测器记录的全息图数据传输至计算机14使用数字图像处理技术消除全息图中不必要的成分，以提高再现像质量；

具体地，扫描物体后的光包含待测物体的相关信息，由光电探测器收集后输出为带有全息信息的电流信号为：

其中，l、w和h分别表示三维物体的长度，宽度和深度，Γ₀(x，y；z)表示物体11的复光场。

3.根据权利要求1所述的一种静态光学扫描倾斜全息实现方法，其特征在于，所述步骤1中的激光器出射光光轴方向与小孔中心保持一致。

4.根据权利要求1所述的一种静态光学扫描倾斜全息实现方法，其特征在于，所述步骤1中旋转第一偏振片使之与其光轴夹角为45°，使平面波经第一偏振片调制为对角线偏振平面波。

5.根据权利要求1所述的一种静态光学扫描倾斜全息实现方法，其特征在于，

所述步骤2中的扫描光束是对角线性偏振光经第二偏振片形成的。

6.根据权利要求1所述的一种静态光学扫描倾斜全息实现方法，其特征在于，所述步骤3中移动的扫描光束是由空间光调制器顺序加载球形相位分布的干涉条纹实现的。

7.根据权利要求1所述的一种静态光学扫描倾斜全息实现方法，其特征在于，所述步骤4中的旋转台，旋转角度可精确控制。