[发明专利]基于光子筛的定量相关振幅全息方法

说明书

本发明公开的基于光子筛的定量相关振幅全息方法，属于微纳全息领域。本发明实现方法如下：根据全息再现像得到两个二值振幅全息图，用振幅形式表现相位信息改进传统的相位检索GS算法生成两个独立的二值振幅全息图；通过引入“全息掩膜”的概念建立两个独立的二值振幅全息图定量的关联关系，实现二值振幅全息图定量的关联化，通过测量峰值信噪比SNR进行评估，循环优化得到一组全息再现图像对应的定量关联振幅全息图，生成加工文件。透明单元编码值为“1”的像素，不透光单元编码值为“0”的像素，制备两个互相关联的透射型的光子筛。通过可见光或近红外入射光照射在两个互相关联的透射型的光子筛上，在傅里叶面上全息复现得到两个完全不同的再现像。

技术领域

本发明涉及一种定量相关振幅全息方法，属于微纳全息领域。

背景技术

全息术可以重建目标物体的全部振幅和相位信息，可以应用于三维显示，光学操纵，数据存储等。在所有全息技术中，计算全息术(CGH)吸引了广大学者的注意，因为它能将光学计算的过程通过编程简化，为生成虚拟物体或图像的全息图开辟了新的可能性。目前有多种全息算法，包括点源法，面源法，菲涅耳衍射法和角谱法。这些算法可以在全息图和图像平面之间的任何距离处实现2D和3D全息重建。此外，还有一些适用于许多特定功能的全息相关技术的自适应方法。同时，基于空间光调制器(SLM)的传统CGH不可避免地产生具有有限分辨率和低视场(FOV)的重建图像，这是由于与波长相比，全息图面上的光场调制器件的像素尺寸过大。因此如何得到亚波长像素尺寸以及高分辨率和大视场的全息器件成为了一个热门的课题。

超颖表面是由纳米天线或纳米谐振子阵列组成的超薄人造光学器件，能够以前所未有的空间分辨率调控光的相位，振幅，偏振，角动量和频率。在过去的超表面全息方法的研究中，纯相位型全息由于其优异的波前调制特性引起了格外的关注，并被广泛地报道。利用共振相位或者PB相位的方法，可以实现超短距离内的相位突变，达到相位调控的目的。然而作为另一个设计自由度，振幅信息经常被忽略，这是由于振幅的定量调控相比相位来说更为困难。振幅的调控通常利用局部像素的透射或者反射来实现。最常见的振幅调制方法通常是二值的，即利用0，1两个值来编码全息面上的振幅信息，并再现出合格的重建图像。因此相比于相位型全息，振幅全息的结构设计更为简单。然而，尽管基于相位全息的动态调控方法已经有了许多的相关报导，适用于超颖表面振幅全息的动态调控方法至今为止仍无所斩获，这是因为在亚波长尺寸下，即使利用可变材料，对单个像素进行任意的振幅信息的擦除和写入都是十分困难的。因此，我们需要一些智能的算法来辅助这一工作的实现。振幅全息的动态调控能够利用一个超表面结构在不同的条件下全息再现出两个完全不同的图像，对于数据存储、光学加密防伪以及双模式识别等领域有着巨大的实用价值。因此对于实现振幅全息的可调算法方面的研究具有重大的意义。

发明内容

为了解决现有振幅全息动态可调复用方法中存在的下述问题：利用现有的材料对单个像素内的振幅信息进行擦除/写入十分地困难。本发明公开的基于光子筛的定量相关振幅全息方法要解决的技术问题是：通过用振幅形式表现相位信息改进传统的相位检索GS算法，并通过引入“全息掩膜”的概念建立两个独立的二值振幅全息图定量的关联关系，优化得到一组具有低串扰、高成像质量的全息再现结果的二值振幅全息图，将两幅二值全息图分别编码加工到光子筛上，通过可见光或近红外入射光照射在两个互相关联的透射型的光子筛上，在傅里叶面上全息复现得到两个完全不同的再现像。本发明具有效率高的优点。本发明能够应用于信号处理、光学存储、高维度全息防伪、光学加密和双模式识别等领域，解决相关工程技术问题。