题目：数字全息成像频率与分辨率特性研究

本文主要研究数字全息成像的频率和分辨率特性以及全息图重构再现算法模型对对成像中的物像关系的影响，通过揭示其中的内在联系获取优化或有效的数字全息成像条件，并开展对远场数字全息成像问题的初步探索。研究主要包含以下几个方面：1．通过双粒子模型从理论和实验上研究了CCD记录的数字全息图空间频率变化对无透镜数字全息成像的物像关系和再现像分辨率的影响，通过引入纵横比参数（成像距离z0与两粒子间距a的比值）分析描述了频率与成像条件，特别是与成像视场和距离的内在联系，提出存在频率相关的有效成像条件。理论和实验结果表明，在无透镜菲涅耳数字全息成像中，增大纵横比将有效记录全息图的频率信息，但是再现像的图像分辨率降低，而降低纵横比会使全息图空间频率增大，当全息图的频率超出了CCD允许的高频极限，数字全息图将无法记录。因此，纵横比存在一个的优化范围。2. 通过分析菲涅耳和卷积两种全息图重构算法，研究与其相关的物像关系，特别是对成像视场和图像分辨率的影响。通过引入成像横纵比参量（两粒子间距a与成像距离z0的比值）讨论了卷积和菲涅耳算法的各自特点及其与成像距离和图像分辨率的内在联系，提出不同算法对优化物像关系的适用性。研究结果表明，使用平面参考光波通过菲涅耳近似法进行全息图重构再现时，成像距离的改变将引起再现像点间距的非线性变化，打破了传统光全息术中物像的线性关系；这是数字全息特有的物理现象；而卷积再现法显示再现像点间距与成像距离无关，仅于物点间距成固定的线性关系，与传统光全息术一致。对于短的成像距离，菲涅耳再现法容易获得较高的数字图像分辨率；而较长的记录距离，使用卷积再现法会得到较好的图像分辨率。3.为探索研究远场数字全息成像，设计了望远镜预成像数字全息图记录光路系统并结合菲涅耳法对全息图进行了重构再现，成功获得实验室条件下的远场数字全息干涉图和再现像，并对该系统中的望远镜成像产生的三维光学分辨率进行了理论计算分析，对其在整个系统中的影响进行了讨论评估。