结构光照明下的非相干自干涉数字全息成像

图3为基于迈克尔逊干涉仪的非相干自干涉全息系统在结构光照明下的成像仿真结果。利用三步相移法、三相位频谱分离法、傅里叶移位定理、不同级次频谱的叠加，从18张全息图中得到的成像仿真结果如图3(c)所示。当加载两个方向的光栅（空间频率为15 lp/mm）时，系统水平方向和竖直方向的分辨率均为35.92 lp/mm，相较于均匀照明的整体分辨率提高了0.78倍。

以上成像仿真结果证明采用结构光照明相比均匀光照明可以提高成像系统的分辨率。

2.实验结果

研究者搭建如图1所示的结构光照明基于迈克尔逊干涉仪的非相干自干涉数字全息系统，以非相干氙灯作为照明光源，通过在SLM上加载“1”值的均匀矩阵或余弦光栅可以分别实现均匀照明或结构光照明。

图4.均匀光照明下分辨率板的实验成像结果

均匀照明下的实验结果如图4所示，图4(d)是经过广义三步相移算法和角谱衍射算法重建后得到重建图，图4(e)为图4(d)中蓝色框内的放大图像，实验搭建系统的分辨率为45.25 lp/mm。 

图5.不同频率的结构光照明下分辨率板的实验成像结果

结构光照明下的实验结果如图5所示，分别在SLM上加载不同空间频率（20 lp/mm、40 lp/mm）的余弦光栅，得到分辨率板重建图像。系统的实测分辨率分别为64.00 lp/mm和90.51 lp/mm，整体分辨率相较于均匀照明时分别提高0.41倍和1倍。

小结

以上仿真与实验结果都表明，将结构光照明技术引入迈克尔逊非相干数字全息系统或其他自干涉系统可以显著提高成像系统的分辨率（文中整体分辨率最大提高量为1倍）。该研究将有望在后续内容中结合显微物镜实现系统的超分辨率成像，进一步推向实际应用。

论文原文：郑梦杰，杜艳丽，黄松涛，等. 结构光照明下的非相干自干涉数字全息成像[ J]. 光电工程，2022，49(7): 210451. doi: 10.12086/oee.2022.210451

论文链接：https://cn.oejournal.org/article/doi/10.12086/oee.2022.210451