相干衍射成像原理

1、相干衍射成像相干衍射成像相干光源照明條件下，通過物波衍射或干涉光場強度分布獲取波前相位信相干光源照明條件下，通過物波衍射或干涉光場強度分布獲取波前相位信息實現(xiàn)二維或者三維物體成像的技術(shù)稱為相干衍射成像（息實現(xiàn)二維或者三維物體成像的技術(shù)稱為相干衍射成像（CDICDI）。）。相干衍射成像(CDI )是從衍射分布中恢復(fù)出物體原圖像的過程。物波光場的復(fù)振幅函數(shù)有振幅和相位兩部分組成，物波場的衍射或干涉光場的振幅信息一般通過感光膠片或者數(shù)字圖像傳感器如CCD可以方便的記錄其強度分布獲得，但是圖像傳感器不能直接探測波前的相位信息，恢復(fù)原圖像即重建物波函數(shù)需要同時知道其振幅信息和相位信息。相干衍射成像相干衍

2、射成像相干衍射成像相干衍射成像主要有三種迭代算法：1、GS算法GS 算法也稱為誤差下降算法，物波函數(shù)在空域和頻域的交替迭代計算過程中，空域強度分布和頻域強度分布作為單一迭代約束條件，存在著收斂性迭代停滯問題。2、HIO算法改進了誤差減少ER 算法并進一步發(fā)展了混合輸入輸出HIO 算法,克服了臨界問題,在相干衍射成像中被廣泛使用。3、TIE算法基本原理是測量沿光傳播方向的光強變化推算出垂直方向的相位分布，目前比較常用的解TIE 方程的方法是傅里葉變換法基于迭代算法的相干衍射成像基于迭代算法的相干衍射成像GS GS 基本算法基本算法GS GS 基本算法基本算法ER ER 算法算法HIO HIO 混

3、合算法混合算法應(yīng)用于相干成像的迭代相位恢復(fù)算法中，典型的是混合輸入輸出HIO 算法,它是ER算法的基礎(chǔ)上，使用一幅輸出面的光強分布重建原物波的方法，對于物波函數(shù)是實函數(shù)的情況效果較好?；趶姸葴y量的相位恢復(fù)算法的核心思想就是通過求解光強傳播方程（TIE ），從強度信息中計算出相位信息。光強傳播的方程(TIE )可以寫為：TIE TIE 混合算法混合算法上式描述的是菲涅耳衍射場中光強 I 的軸向梯度與相位 垂軸方向分布的關(guān)系。沒有迭代過程，求解TIE 有四種典型的方法，分別是傅里葉變換法、格林函數(shù)法、澤尼克多項式法和多重網(wǎng)格法，光強傳播方程算法需要測量多次光強分布，但其抗噪性能強。 由于迭代算法

4、通常存在計算量大和迭代收斂性問題，提出了基于波前調(diào)制或抽樣的波前檢測和衍射成像方法。這類方法的基本思路是：（a）在被測樣品和圖像傳感器記錄平面之間引入某種具有特定透過率分布的波前調(diào)制或抽樣元件；（b）記錄物波經(jīng)波前調(diào)制或抽樣后的衍射光場的強度分布圖樣；（c）基于所用波前調(diào)制元件的衍射特性建立相應(yīng)的波前或相位恢復(fù)算法，在計算機中實現(xiàn)數(shù)字波前重現(xiàn)和數(shù)字衍射成像?；诜颥樅藤M衍射的非迭代陣列抽樣衍射成像基于夫瑯禾費衍射的非迭代陣列抽樣衍射成像基于夫瑯禾費衍射的非迭代陣列抽樣衍射成像基于夫瑯禾費衍射的非迭代陣列抽樣衍射成像基于夫瑯禾費衍射的非迭代陣列抽樣衍射成像基于夫瑯禾費衍射的非迭代陣列抽樣衍射成像

5、基于夫瑯禾費衍射的非迭代陣列抽樣衍射成像基于夫瑯禾費衍射的非迭代陣列抽樣衍射成像基于夫瑯禾費衍射的非迭代陣列抽樣衍射成像基于夫瑯禾費衍射的非迭代陣列抽樣衍射成像基于夫瑯禾費衍射的非迭代陣列抽樣衍射成像基于夫瑯禾費衍射的非迭代陣列抽樣衍射成像基于夫瑯禾費衍射的非迭代陣列抽樣衍射成像基于夫瑯禾費衍射的非迭代陣列抽樣衍射成像基于夫瑯禾費衍射的卷積可解陣列波前檢測的原理如下所述： （1）讓被測波前（具有非均勻的振幅和相位分布）先通過一個特殊設(shè)計的多針孔陣列抽樣板（CSSA）；（2）被抽樣波前經(jīng)過一個Fraunhofer衍射到達一個圖像傳感器（如CCD）的記錄平面，由CCD記錄該Fraunhofer衍射光場的強度分布圖樣并輸入計算機或圖像處理器；（3）對所記錄的強度圖樣做逆傅里葉變換得到該強度圖樣的空間頻譜函數(shù)；（4）最后再通過一個與CSSA 對應(yīng)的多針孔陣列抽樣板對該頻譜函數(shù)進行抽樣濾波就可以得到待測抽樣波前的振幅和相位分布。被抽樣波前的Fraunhofer衍射圖樣也可通過在CSSA和CCD之間插入一個傅里葉變換透鏡并將CCD記錄面置于傅里葉變換透鏡的后焦面上來獲得。由于從該 Fraunhofer 衍射光場強度圖樣的逆傅里葉變換中求解被測波前在數(shù)學(xué)上等價于一個解卷積過程，因此我們將以上所用多針孔抽樣板命名為卷積可