基於多點干涉的體全息存儲與高分辨三維成像技術研究

《基於多點干涉的體全息存儲與高分辨三維成像技術研究》是依託哈爾濱工業大學，由王健擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於多點干涉的體全息存儲與高分辨三維成像技術研究
• 依託單位：哈爾濱工業大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王健

項目摘要

本項目以體全息存儲為研究背景，結合微孔的高分辨成像以及微結構在光束聚焦領域的套用，提出一種利用多點干涉構建遠場相位差實現離線的高分辨三維成像技術，並系統求抹擊研究實現該技術的存儲系統結構、實驗條件及成像特性。深入研究微孔的高分辨成像特性，對不同參數孔陣的遠場成像相位分布進行計算與仿真，設計最佳化的成像孔陣，構建用於多點干涉的物像源。設計微透棗槓歡鏡陣列實現參考光束遠場多點聚焦，觀測聚焦光場特性。採用成分最佳化、工藝最佳化、納米粒子和小分子摻雜等手段製備高靈敏光致聚合物全息存儲材料，並研究其綜合性能。基於上述研究，設計全息記錄技術，最佳化光路配置，實現在光致聚合物內多點干涉的高質量全息記錄，得到實現高分辨三維成像的實驗條件，並探索多幅三維全息圖存儲的復用技術。本研究將進一步擴展體全息存儲技術的套用，為大容量實時性的三維目標存儲以及小尺度物體的高分辨三維觀測套用提供實驗基礎，具有重要的科學意義和套用價值。

結題摘要

本項目基於全翻懂幾息技術對物體或場景的振幅、相位信息的完整呈現，以體全息存儲為技術基礎和研究背景，提出了探索採用多點干涉手段構建遠場高分辨“真三維”成像的技術方案，並研究實現該技術的存儲系統結構、實驗條件及成像特性。項目組根據“多點干涉”的體全息技術特徵拒愚抹夜，採用圓透鏡和平凸柱透鏡取代微孔，基於“介質的任意記錄點應包含該點張角的全部目標信息”的思路，完整的給出了像素式全息記錄與三維成像方案，並通過設計光路和最佳化結構得以實現。 我們設計了像素圖像從採集、分割到重組的方法，並通過編程實現了快速處理。該方法通過平移介質實現全息存儲的角度復用，從而簡化了全息存儲光路設計，已申報國家發明專利檔榜整。分析了影響再現三維圖像解析度的全息存儲系統設計因素。理論模擬了介質平移尺度、像素寬度與再現三淚拘踏企維圖像解析度的關係。介質平移尺度越小，再現圖像解析度越高；像素寬度越小，對介質的空間解析度要求越高，當介質的空間解析度不滿足要求時，再現三維圖像解析度下降。基於平凸柱透鏡像素理論計算了無交擾圖像再現的最大可記錄圖像數，研究表明提高透鏡數值孔徑和全息材料的角度選擇性可以增大再現圖像解析度；圖像解析度與圖像壓縮係數無關；平凸透鏡在垂直於光束的平面內偏轉將導致圖像解析度降低。以實現高解析度、低散射噪聲的三維全息圖再現為目標，研究了摻雜In、Li等離子對鈮酸鋰晶體全息性能的影響和聚乙烯醇-丙烯醯胺聚合物的改性製備技術。設計製備了丙烯醯胺聚合物材料，感光靈敏度達到67.7 mJ/cm2，衍射效率達到18.1%。設計了物光垂直入射介質的透射式體全息存儲光路，像素圖像採用反射式空間光調製器載入，並通過共焦雙透鏡低通濾波光路消除空間光調製器高頻噪聲，而後經平凸柱透鏡實現像素點記錄。在物光與參考光中心夾角為50度，平移復用度為0.63mm的記錄條件下，實現了高質量的遠場全息三維成像員甩，水平方向解析度達到200ppi。 本項目的研究是基於體全息存儲技術在三維成像領域的拓展研究，相對於當前基於雙目或多目非裸眼視覺合成技術來說，全息三維成像是真實反應物體全部信息的裸眼三維顯示技術，在大容量實時三維目標存儲和遠程視頻等領域具有潛在的套用需求，因此具有重要的科學研究價值。