物体变化下的迈克尔逊干涉：条纹密度、载波解调与双曝光去畸变
▒▒本文目录▒▒
- 一、摘要
- 二、连续物体——四步相移算法
- 三、连续物体-空间载波法-数值拟合法去畸变
- 四、连续物体-空间载波法-双曝光去畸变
- 五、混叠干涉条纹
- 六、推荐阅读
- 七、实验指导与matlab代码获取
一、摘要
迈克尔逊干涉仪光路原理如下图所示。其中，平面反射镜作为参考光路反射镜，并固定在压电陶瓷驱动器上，以实现对参考光的相移控制。本博文研究了物体变化（如连续物体与复杂物体）对干涉条纹密度的影响。同时，分析了参考镜（图中 Mirror）引入载波对干涉条纹解调的影响。最后，对基于双曝光法的去畸变方法进行了研究。
二、连续物体——四步相移算法
模拟的待测物体信息如下图，其矢高为0.002mm
其对应得到的干涉条纹如下图所示：
通过相移解调后的包裹相位如下：
此时重构物体矢高为0.002 mm
三、连续物体-空间载波法-数值拟合法去畸变
随后，将参考镜引入载波(参考波前是倾斜的)，此时得到的圆形条纹转变为如下图所示：
它对应的频谱如下图所示，由于载波的引入，频谱发生了分离。
提取+1级频谱，并进行居中处理，得到的包裹相位如下图所示，对比第二节中的包裹相位，可以发现，此时包裹相位中含有参考镜引入的载波相位(也可以认为是系统的畸变像差)。
此时，进行解包裹后，发现参考光的倾斜载波影响了重构物体的准确性。
通过数值拟合法去除系统畸变像差，最终重构物体矢高为0.0019mm。
数值拟合法去畸变技术，请参考博主的这两篇文章：
畸变像差校正技术(畸变相位补偿)发展现状及其仿真实验研究-技术汇总-Matlab代码
基于双曝光与数值计算法全息干涉相位畸变补偿实例分析
四、连续物体-空间载波法-双曝光去畸变
上述例子表明，当系统存在倾斜畸变像差时，可以通过数值拟合算法去除系统畸变像差，但会影响待测物体重构精度。在此基础上，进一步研究了双曝光法。在第二节的基础上，得到了背景条纹图(也就是此时物体为平面波前)。
通过双曝光法处理后，得到如下图所示的包裹相位，其有效消除了第三节中的倾斜载波的影响。
采用双曝光去畸变方法，得到重构物体如下图所示，其矢高为0.002mm
五、混叠干涉条纹
待测物体信息如下图示，由于此时波前存在大梯度相位变化，使得在边缘部分得到了密集并且混叠的干涉条纹，此时解出的包裹相位也出现了相应的混叠现象，最终使重构面形出现了错误，分别如下图所示：
注意，在博主之前的博文中得到了此图的散斑干涉条纹，博文信息如下：
数字散斑干涉测量仿真研究
六、推荐阅读
简单光学(博士)的相关博文推荐阅读：
任意剪切方向剪切干涉(剪切散斑干涉)波前重建技术研究——含系统界面开发
MATLAB 横向剪切干涉系统用户界面设计及其波前重构研究
七、实验指导与matlab代码获取
博主（博士研究生）🛰️: easy_optics，在光学检测领域可提供实验指导、程序开发、申博指导、论文指导。
⭐️◎⭐️◎⭐️◎⭐️ · · · **博 主 简 介** · · · ⭐️◎⭐️◎⭐️◎⭐️ ♪▁▂▃▅▆▇ 博士研究生 ，研究方向主要涉及定量相位成像领域，具体包括干涉相位成像技术(如**全息干涉☑**、散斑干涉☑等)、非干涉法相位成像技术(如波前传感技术☑，相位恢复技术☑)、条纹投影轮廓术(相位测量偏折术)、此外，还对各种相位解包裹算法☑，相干噪声去除算法☑等开展过深入的研究。
程序获取、程序开发、实验指导，软硬系统开发，科研服务，申博指导，🛰️easy_optics或如下。