1.一种离轴数字全息波前记录和再现方法,其特征是:包括以下步骤:(1)在记录平面上分别记录物波强度、参考波强度和物波参考波叠加后的干涉波强度图像;
(2)利用所记录的物波强度、参考波强度和干涉波强度计算出物波相对相位的绝对值;
(3)沿参考波的倾斜方向对物波相对相位的绝对值进行微分运算;
(4)根据物波相对相位的绝对值及其微分符号,计算物波波前的相对相位。
2.如权利要求1所述的方法,其特征是:所述步骤(1)中,具体方法为:设记录平面上物波和参考波的复振幅分布分别为 和 则所记录的干涉波强度分布可表示为:
其中, 和 I0为物波强度,Ir为参考波强度,I为干涉波强度;
为物波的相位, 为参考波的相位; 为物波相对于参考波的相位,称为物波的相对相位。
3.如权利要求1所述的方法,其特征是:所述步骤(2)中,具体方法为:基于所述步骤(1)中的物波强度I0、参考波强度Ir和干涉波强度I,物波相对相位的绝对值由以下公式计算得出:其中,Φ表示物波相对相位的绝对值,其取值范围被限制在0到π。
4.如权利要求1所述的方法,其特征是:所述步骤(3)中,具体方法为:假设参考波为沿x方向倾斜的平面波,即假设参考波在记录平面的相位分布为(q>0),其中q为参考波的空间频率,也就是离轴全息图的载频,则物波相对相位绝对值Φ的微分可表示为如果参
考波的空间频率q大于物波的最大空间频率,上述物波相对相位绝对值Φ的微分具有以下特点:
5.如权利要求1所述的方法,其特征是:所述步骤(4)中,物波波前的相对相位 由以下公式计算:所述步骤(4)中,物波相对相位 中存在的参考波相位,通过离轴全息通常采用的与背景相对相位相减的方法来消除。
6.一种使用如权利要求1-5中任一项所述的方法的实施离轴全息记录装置,其特征是:包括光源,以及用于将光源发出的光波分成两束光的光栅和4f系统,所述两束光分别为参考波和物波,其中,光栅的+1级衍射光作为参考波,光栅的0级衍射光用来照明被测物体;在4f系统的两个透镜间设置有光学斩波器,所述光学斩波器上设有两个圆弧形狭缝,分别控制物波光路和参考光路的通断,4f系统后设有用来实现物波和参考波分光和干涉的马赫-泽德干涉光路,马赫-泽德干涉光路的入射分光棱镜与两个全反射镜之间均设置有
4f滤波系统,图像传感器记录各个光波强度分布。
7.如权利要求6所述的一种离轴全息记录装置,其特征是:所述马赫-泽德干涉光路中的出射分光棱镜与用于反射入射光中的零级衍射波的全反射镜之间设有被测物体。
8.如权利要求6所述的一种离轴全息记录装置,其特征是:所述4f滤波系统,包括4f系统和设置于4f系统的两个透镜之间的针孔滤波屏。
9.如权利要求6所述的一种离轴全息记录装置,其特征是:所述图像传感器连接有计算机,对采集的图像数据进行处理。