[发明专利]一种基于分数阶光子轨道角动量的边缘增强成像装置及方法

权利要求书

1.一种基于分数阶光子轨道角动量的边缘增强成像装置，其特征在于，包括：He-Ne激光器(1)、第一凸透镜(3)、偏振分束器(4)、1/4波片(5)、空间光调制器(6)、第二凸透镜(7)和CCD相机(8)；

He-Ne激光器(1)发出的激光依次透过样本图像(2)和第一凸透镜(3)并以45°入射角入射至偏振分束器(4)中，偏振分束器(4)将入射光分束为反射光和透射光，反射光通过1/4波片(5)透射至空间光调制器(6)中，空间光调制器(6)位于第二凸透镜(7)的焦平面上，空间光调制器(6)对入射光进行调制并输出调制光，调制光依次透过1/4波片(5)、偏振分束器(4)和第二凸透镜(7)入射至CCD相机(8)中，CCD相机(8)输出边缘增强图像。

2.根据权利要求1所述的一种基于分数阶光子轨道角动量的边缘增强成像装置，其特征在于，第一凸透镜(3)和第二凸透镜(7)的焦距f均为50cm。

3.根据权利要求1所述的一种基于分数阶光子轨道角动量的边缘增强成像装置，其特征在于，空间光调制器(6)为由792*600像素阵列组成的反射装置。

4.根据权利要求1所述的一种基于分数阶光子轨道角动量的边缘增强成像装置，其特征在于，样本图像(2)为圆形或矩形图案。

5.一种基于分数阶光子轨道角动量的边缘增强成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：使He-Ne激光器(1)发出的垂直高斯光照射在样本图像(2)上，

步骤二：调整第一凸透镜(3)，使透过样本图像(2)垂直高斯光经过第一凸透镜(3)透射，并在第一凸透镜(3)的焦面形成傅里叶变换频谱面，

步骤三：调整偏振分束器(4)，使得透过第一凸透镜(3)的激光以45°入射角入射至偏振分束器(4)中，

步骤四：偏振分束器(4)输出的反射光透过1/4波片入射至空间光调制器(6)，空间光调制器(6)对入射光进行调制，

步骤五：空间光调制器(6)的输出调制光依次透过1/4波片(5)、偏振分束器(4)和第二凸透镜(7)后入射至CCD相机(8)，在CCD相机(8)的后焦面上获得输出光束，即：边缘增强图像。

6.根据权利要求5所述的一种基于分数阶光子轨道角动量的边缘增强成像方法，其特征在于，所述边缘增强图像为：

其中，F[]表示傅里叶变换、G(ρ1,φ₁)表示傅里叶变换频谱面、表示样本图像(2)所在平面的极坐标、(ρ₁,φ₁)表示频谱面的极坐标、ξ表示整数或分数量子数，exp(iξφ₁)表示整数或分数的螺旋相位，表示样本图像(2)。