[发明专利]一种双波长共路数字全息干涉测量方法与系统

说明书

本发明公开了一种双波长共路数字全息干涉测量方法与系统，第一激光器和第二激光器发出的光束经光纤耦合装置合束后，经过所述准直装置准直后以平行光束照射并穿过样品，经显微物镜放大后，携带物体信息的光束经平板玻璃前后表面发生剪切干涉，利用图像采集装置记录两个波长形成的复合全息图。由计算机对全息图进行频谱滤波和数值重建，最终得到物体的表面形貌信息。本发明剪切共光路结构与双波长数字全息术结合，实现双波长数字全息术的同时，装置结构简单，系统抗干扰能力强。

技术领域

本发明涉及光学领域，特别涉及基于数字全息技术的光学精密测量领域。

背景技术

数字全息术以其快速实时、非破坏性、非侵入性、全场测量等优点，被广泛用于流场测量、形变测量、形貌分析、显微成像等领域。通常，当样品形貌起伏比较剧烈时，全息干涉测量方法获得的物光波前的相位变化超过2π，相位图会产生包裹条纹，必须进行相位解包裹计算才能得到实际相位分布。双波长数字全息技术可以通过两个频差较小光波的差频计算，获得一个远大于两波长的合成波长，从而大大拓展纵向测量范围。而现有的双波长数字全息干涉测量系统多是基于马赫曾德干涉仪或者迈克尔逊干涉仪光路结构，需要级联两层或多层干涉光路结构，结构复杂，易受环境扰动。

发明内容

为解决现有数字全息干涉测量系统抗环境扰动性低的不足之处，本发明提出一种双波长共路数字全息干涉测量系统，主要是利用平行玻璃板产生横向剪切以实现共路结构设计，同时结合双波长方法，最终实现数字全息干涉测量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种双波长共路数字全息干涉测量方法，其特征在于包括如下步骤:

步骤1、将待测样品放置与物光光路中；

步骤2、用CCD记录两不同波长的光产生的全息图；

步骤3、对全息图做傅立叶变换，通过空间滤波方法分别取出两波长的一级频谱(由于波长不同，所以一级频谱的位置不同)，并分别将其移频至中心；

步骤4、分别将两波长的一级频谱乘以对应波长的传递函数并进行逆傅里叶变换，得到两波长对应的复振幅分布O1和O2；

步骤5、通过波前相减操作得到相位差

其中算符arg(x)为求复振幅x的幅角，即复振幅O1和O2的相位差，nh是空气均匀样品的光程差，n是样品的折射率，h是样品的高度分布，λ1和λ2是波长，和是与λ1和对应的再现光场相位分布，Λ为等效波长，定义为根据该相位差最终可以计算出待测量样品的高度信息。