數(shù)字全息技術(shù)具有全場(chǎng)、無(wú)接觸、快速測(cè)量三維物體等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于三維顯示、無(wú)損檢測(cè)、生物測(cè)試等多個(gè)領(lǐng)域。數(shù)字全息技術(shù)可分為離軸和同軸兩種記錄方式，前者能夠有效消除共軛像與零級(jí)像的干擾，但受限于記錄器件分辨率與靶面尺寸的大?。缓笳哂涗洉r(shí)物參光夾角為零，記錄器件的空間帶寬積利用率高，但不能分離共軛像與零級(jí)像。若在同軸數(shù)字全息中引入相移技術(shù)使重建像與干擾像分離，可重建出分辨率更高、噪聲更低的再現(xiàn)像，提高數(shù)字全息的三維測(cè)量精度，針對(duì)相移數(shù)字全息測(cè)量系統(tǒng)的研究具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。

由于傳統(tǒng)機(jī)械移動(dòng)的相移方法在測(cè)量過(guò)程中會(huì)不可避免地引入隨機(jī)誤差及系統(tǒng)誤差，因此為提高相移數(shù)字全息三維重建精度，有學(xué)者提出利用液晶空間光調(diào)制器（LCSLM）的相位調(diào)制特性實(shí)現(xiàn)無(wú)機(jī)械移動(dòng)相移數(shù)字全息。然而LCSLM的相位調(diào)制精度受多種因素影響，在高精度測(cè)量領(lǐng)域有必要在應(yīng)用前對(duì)其進(jìn)行相位標(biāo)定。

基于LCSLM的相移數(shù)字全息原理示意

液晶空間光調(diào)制器的空間不均勻性和邊緣場(chǎng)效應(yīng)導(dǎo)致調(diào)制后相位存在畸變，為提高基于LCSLM的相移數(shù)字全息顯微系統(tǒng)的測(cè)量精度，本文提出了二次相位標(biāo)定相移數(shù)字全息的測(cè)量方法，并通過(guò)每個(gè)液晶單元的灰度值調(diào)節(jié)，修正整體畸變相位，從而消除LCSLM的邊緣效應(yīng)和空間不均勻性，并將其應(yīng)用在相移數(shù)字全息實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量。

標(biāo)定實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

為驗(yàn)證LCSLM二次相位標(biāo)定后應(yīng)用于相移數(shù)字全息測(cè)量精度提升的有效性。根據(jù)馬赫澤德干涉光路，設(shè)計(jì)并構(gòu)建相移數(shù)字全息顯微測(cè)量裝置。實(shí)驗(yàn)證明，相移數(shù)字全息系統(tǒng)中將二次相位標(biāo)定后LCSLM作為相移器可提高測(cè)量精度。

LCSLM的相移數(shù)字全息實(shí)驗(yàn)裝置

標(biāo)定前后截面線對(duì)比分析結(jié)果

本文實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在干涉測(cè)量裝置中使用液晶器件，可以控制相位重建的精度，標(biāo)定后的LCSLM具有較強(qiáng)的波前控制能力，獲得了顯著改善的相位圖像。相比于傳統(tǒng)機(jī)械移動(dòng)的相移測(cè)量技術(shù)，此技術(shù)操作方便、裝置簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)采集更快，降低了對(duì)環(huán)境等實(shí)驗(yàn)條件的要求。可應(yīng)用于形變分析、微納器件三維測(cè)量等領(lǐng)域，因此該技術(shù)具有很好的研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用前景。

審核編輯：湯梓紅