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Dual-plane in-line digital holography based on liquid crystal on silicon spatial light modulator
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资源说明：数字全息（Digital Holography, DH）是用于记录和重构物体波前完整复振幅信息的重要基础技术。数字全息技术的核心在于利用来自物体的衍射光束和未衍射的参考光束之间产生的干涉图样——即全息图。在传统全息图的重构中，存在三种衍射分量：直流项、物体场以及它的共轭。其中，当采用同轴配置时，这三种分量是重叠的；而采用非轴配置时，这些分量则空间分离。非轴配置中，由于参考光束与物光束传播方向形成小角度，使得三种衍射分量得以分离，物体波前的所需部分通过执行空间滤波操作进行隔离。
文章中提到的研究基于液晶硅空间光调制器（Liquid Crystal on Silicon Spatial Light Modulator, LCOS SLM），并提出了双平面在线数字全息的方法。这种方法利用LCOS SLM显示计算机生成的类似啁啾的复杂反射率，在两个略微偏移的平面上记录全息图。通过消除DC项和孪生像准确地处理全息图，无需在数据采集过程中使用任何机械元件或手动操作。所提出的这种方法提高了实验的速度、准确性和稳定性。为了验证所提出的方法，对振幅和相位物体进行了计算机模拟和实验。
在这里，“双平面在线数字全息”指的是在同一记录中同时考虑两个不同的空间平面，即可以在两个相距不远的平面中记录全息图。这一技术具有明显的优点，比如它能够获取和分析三维物体的深度信息。同时，由于使用了LCOS空间光调制器，可以实现对光束的精确控制，使其适应于两个平面的记录。此外，该技术还减少了机械移动部件的使用，提高了系统的稳定性和可靠性。
“计算机生成啁啾式复杂反射率”是指一种通过计算机生成的特定模式的调制信号，这种信号具有类似频率变化（啁啾）的特性，被设计用于模拟光波的相位和振幅变化，以产生特定的全息图。LCOS SLM作为动态和可编程的光学器件，可以实时显示这种调制模式，实现对光波的精确控制和重构。
文章中提到的“DC项”、“物体场”和“共轭场”是全息图重构中出现的三种主要分量。DC项对应于零级衍射，包含了零频率分量；物体场则是物体波前信息的再现；共轭场则为物体波前的镜像，与物体场相抵消，实际上不包含有用的物体信息。在处理全息图时，通常会使用滤波技术来去除DC项和共轭场分量，从而获得清晰的物体波前信息。
研究中的“空间光调制器（Spatial Light Modulator, SLM）”是一种能对入射光场的相位或振幅进行调制的器件。它在现代光学系统中扮演着重要角色，尤其是在全息记录、光学信息处理、波前校正和光学相控阵等领域。LCOS SLM就是利用液晶材料的电光效应来控制其表面反射光的相位分布，从而实现对入射光波的精确调控。
文章还提到了“同轴配置”和“非轴配置”，这两种配置方式描述的是参考光束与物光束相对位置的不同。同轴配置时，参考光束与物光束是重合的，这导致重构图中DC项、物体场和共轭场三个分量重叠，从而难以分离；而在非轴配置时，参考光束相对于物光束有一个小角度，这样三个分量得以空间分离，易于分别处理，因此更适合于精确地重构物体波前。
文章中提出的基于液晶硅空间光调制器的双平面在线数字全息技术，通过计算机辅助模拟和实验验证，不仅提高了三维全息测量的效率，还增强了数据处理的准确性和系统的稳定性，对于数字全息成像技术的发展有着重要的意义。
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