连续太赫兹同轴数字全息相位恢复算法和分辨率研究

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1、硕士学位论文连续太赫兹同轴数字全息相位恢复算法和分辨率研究RESEARCHONPHASERETRIEVALALGORITHMANDRESOLUTIONINCWTERAHERTZINLINEDIGITALHOLOGRAPHY胡佳琦哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TN249学校代码：10213国际图书分类号：535.345.1密级：公开工学硕士学位论文连续太赫兹同轴数字全息相位恢复算法和分辨率研究硕士研究生：胡佳琦导师：李琦教授申请学位：工学硕士学科：物理电子学所在单位：航天学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classi

2、fiedIndex:TN249U.D.C:535.345.1DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONPHASERETRIEVALALGORITHMANDRESOLUTIONINCWTERAHERTZIN-LINEDIGITALHOLOGRAPHYCandidate：HuJiaqiSupervisor：Prof.LiQiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：PhysicalElectronicsAffiliation

3、：CollegeofAstronauticsDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要太赫兹同轴数字全息技术具有光路简单、光源相干性要求低、易操作等优点，而且系统分辨率只受限于探测装置的数值孔径，因此越来越受到学者们的关注。但由于零级衍射光和共轭像的存在，会造成重建像细节模糊，影响重建像的质量，因此，有关重构算法的研究和讨论十分必要。另外，由于太赫兹光源不稳定、能量低以及探测装置灵敏度低等原因，有关太

4、赫兹同轴数字全息的研究报道多只停留在实现层面，故其分辨率有待进一步研究。本文基于CO2泵浦的连续太赫兹激光器和热释电面阵探测器组成的太赫兹同轴数字全息成像系统，对单次曝光和二次曝光相位恢复算法及其关键问题进行了相关的研究，并仿真研究了该实验条件下，记录距离和探测器参数对单点分辨率的影响。为了使相位恢复算法更好地应用于非孤立物体太赫兹同轴数字全息重建，考虑到已有的相位恢复算法和太赫兹成像特性，提出了一种基于全息图扩展与切趾运算的改进的单次曝光振幅约束相位恢复算法（T-APRA）；分别利用仿真全息图和实验数据验证了该单次曝光相位恢复算法在太赫兹同轴数字全

5、息中具有可行性和适用性；同时，当成像目标为非孤立物体时，针对全息图扩展、全息图叠加帧数对改进的单次曝光振幅约束相位恢复算法重建结果的影响进行了相关的分析；另外，提出了一种基于阈值分割和形态学滤波的计算物面支持域的方法，并结合改进的单次曝光支持域约束相位恢复算法进行了重建，分别利用仿真全息图和实验数据，对算法的有效性和实用性进行了验证。在单次曝光相位恢复算法（T-APRA）的基础上，增加曝光次数，给出了两次曝光振幅约束相位恢复算法（DT-APRA）的基本计算流程；基于相同的仿真和实验数据，对比分析了单次曝光相位恢复算法与两次曝光相位恢复算法的作用效果；

6、最后，分析了全息图叠加帧数对两次曝光振幅约束相位恢复算法的影响，以便通过减少全息图记录帧数减少获取全息图的时间。最后，基于Fournier等人在逆问题框架下提出的单点分辨率计算原理，计算了2.52太赫兹同轴数字全息成像系统中，物平面在探测器大小范围内单点分辨率的分布图；研究了不同的记录距离和探测器参数对各位置单点分辨率的影响。关键词：太赫兹同轴数字全息；非孤立物体；相位恢复算法；物面约束条件；单点分辨率-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractTerahertzin-linedigitalholographyhasnotonlysimple

7、opticalpath,lowrequirementsforlightsourcecoherence,easyoperationetc.,butalsolowerphotonenergyandhighpenetrationtonon-metallicandnon-polarsubstances.Andthesystemicresolutionisonlylimitedbythenumericalapertureofthedetectingdevice,soitgainsmoreandmorescholars'attention.However,the

8、zero-orderdiffractionlightandtwinimagewouldcausetherec