基于液晶空间光调制器的相移数字全息显微测量系统精度分析

钱晓彤，田爱玲，刘丙才，王红军，牛瑞，朱学亮，魏翔

（1 西安工业大学 光电工程学院，西安 710021）

（2 陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室，西安 710021）

（3 西安交通大学 苏州研究院，江苏 苏州 215100）

0 引言

数字全息技术［1］具有全场、无接触、快速测量三维物体等特点，已广泛应用于三维显示［2-3］、无损检测［4-5］、生物测试［6-7］等多个领域。数字全息技术可分为离轴和同轴两种记录方式，前者能够有效消除共轭像与零级像的干扰，但受限于记录器件分辨率与靶面尺寸的大小；后者记录时物参光夹角为零，记录器件的空间带宽积利用率高，但不能分离共轭像与零级像。若在同轴数字全息中引入相移技术［8-10］使重建像与干扰像分离，可重建出分辨率更高、噪声更低的再现像，提高数字全息的三维测量精度。因此，针对相移数字全息测量系统的研究具有重要的工程应用价值。

由于传统机械移动的相移方法在测量过程中会不可避免地引入随机误差及系统误差，因此为提高相移数字全息的三维重建精度，有学者提出利用液晶空间光调制器（Liquid Crystal Spatial Light Modulator，LCSLM）的相位调制特性实现无机械移动相移数字全息［11］。然而LCSLM 的相位调制精度受多种因素影响，在高精度测量领域有必要在应用前对其进行相位标定。中国科学院光电技术研究所白福忠等［12］为提高LCSLM 波前调制精度，通过泰曼格林干涉仪测量LCSLM 的相移特性，改进马赫泽德装置，对LCSLM 内部反射硅基板引入的相位误差进行标定，将波前像差的PV 值从0.39λ降低到0.23λ，RMS 值从0.08λ降低到0.03λ。……