基于光纖導(dǎo)光的數(shù)字全息微形變測量系統(tǒng)

在全息再現(xiàn)計(jì)算中，首先采用Tukey窗對全息圖進(jìn)行切趾處理，以減小邊緣衍射引起的光場起伏。然后，采用空頻域?yàn)V波方法去除零級項(xiàng)和共軛像對原始像的影響，即對切趾后的全息圖進(jìn)行傅里葉變換得到其頻譜，進(jìn)而選取原始像對應(yīng)的頻譜分量，最后通過逆傅里葉變換得到僅包含原始像信息的全息圖。接著，采用菲涅爾再現(xiàn)算法得到物光場的復(fù)振幅分布，即反映物體形貌的相位分布。
圖4給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。其中，圖4(a)和圖4(d)為鋼板形變量的包裹相位圖，圖4(a)為較小形變時(shí)包裹相位圖，圖4(d)為較大形變時(shí)包裹相位圖。從圖可以看出，實(shí)驗(yàn)得到的相位差圖條紋清晰、信噪比高，并且包裹圖像條紋與形變物面的形變形狀、形變位置、形變大小與實(shí)際相符，說明本文設(shè)計(jì)的基于光波導(dǎo)的光路結(jié)構(gòu)完全可行。圖4(b)和圖4(e)分別是進(jìn)行相位解包裹后的相位圖，圖4(c)和圖4(f)分別為圖4(a)和圖4(d)橫向中心線處對應(yīng)的解包裹相位值。需要指出的是，針對激光數(shù)字全息得到的包裹相位圖，枝切法解包裹得到的相位形變量精度最高，最小梯度加權(quán)最小二乘法的形變形貌恢復(fù)效果最好，因此實(shí)驗(yàn)中采用枝切法相位解包裹，然后經(jīng)高斯低通濾波，得到較精確的形變量值。

表1給出了實(shí)驗(yàn)測量形變相位差結(jié)果與傳統(tǒng)數(shù)條紋法結(jié)果進(jìn)行的比較，實(shí)驗(yàn)得到的解包裹相位差值恰好落在真實(shí)相位差值范圍之內(nèi)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文提出的基于光纖導(dǎo)光的激光數(shù)字全息微形變測量系統(tǒng)能夠得到高信噪比的包裹相位差圖，即高精度的測量結(jié)果，并且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、穩(wěn)定性好。

3 結(jié)論
本文設(shè)計(jì)并搭建了基于光纖導(dǎo)光的數(shù)字全息干涉測量系統(tǒng)，采用1×2單模光纖耦合器實(shí)現(xiàn)分光產(chǎn)生照明光和參考光，并在照明光路和參考光路中分別采用短焦距和長焦距的準(zhǔn)直透鏡進(jìn)行光束擴(kuò)束，使得物參光在記錄面上的強(qiáng)度比接近1：1，從而獲得高信噪比的數(shù)字全息圖。
采用基于數(shù)字全息的雙曝光法對波長量級微形變鋼板進(jìn)行形變測量，通過數(shù)字全息記錄、再現(xiàn)和形變包裹相位差圖解包裹，得到形變相位差值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于光纖導(dǎo)光的數(shù)字全息干涉測量系統(tǒng)能夠獲得高信噪比的相位差圖，進(jìn)而得到高精度的物體微小形變量。因此，本文建立的基于光纖導(dǎo)光的數(shù)字全息干涉測量系統(tǒng)不僅體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定性好，而且測量過程簡單且精度高。