臺灣博碩士論文加值系統

本研究應用電光晶體的線性電光效應於移相式數位全像術，全像片的記錄以Mach-Zehnder干涉儀為基本架構，電光晶體置於其中一道光路，改變施於電光晶體的電壓得到不同相位的參考光，另一道光照射解析片，反射的物光與參考光在CCD感光面產生干涉。以CCD拍攝不同外加電壓的干涉圖案，運用四步演算法推算觀察面的物光振幅和相位，得到物光的電場相量，經由反傅立葉轉換和菲涅耳近似計算出被攝物體的二維影像。將四步移相算出的觀察面物光相位包裹圖，以最小平方法展開，可推算被攝物體的厚度和表面形貌。為驗證以電光晶體移相的結果，我們以二分之一波板和四分之一波板組合做為移相裝置重複相同實驗，藉由改變兩波板光軸的相對角度得到四張移相干涉圖，運用同樣的演算法重建出被攝物體的表面形貌，並與電光晶體比較重建效果。

In this study, the electro-optic crystal was applied to phase-shifting digital holography based on the linear electro-optic effect. We used Mach-Zehnder interferometer to construct experimental architecture. The electro-optic crystal was placed in one arm of the interferometer to change the phase of the reference wave by changing the applied voltage. A resolution test target was located in the other interferometer arm, and reflected the incident light. The scattered wave from the object interfered with the reference wave and produced interference pattern on photosensitive surface of a CCD. Four images of interference fringes were taken at different voltages across the electro-optic crystal, and used to calculate the amplitude and the phase of the object wave on the CCD surface by four-step algorithm. The obtained electric field phasor was used to reconstruct the two-dimensional image of the object by the inverse Fourier transform and the Fresnel approximation. The thickness and surface topography of the object were estimated by unwrapping the phase of the object wave at the CCD surface through the least square method.
To verify the results of using electro-optic crystal as a phase-shifting device, the combination of a half-wave plate and a quarter-wave plate was used to repeat the same experiment. The relative phase shift was achieved by altering the directions of the optical axes of the plates. By performing the same processes as above, the surface topography of the object was reconstructed, and the results were compared with those obtained by electro-optic crystal.

摘要 I
Abstract II
誌謝 IV
目錄 V
表目錄 VII
圖目錄 XI
第一章 緒論1
1-1前言 1
1-2研究動機與目的2
第二章 原理4
2-1 光的干涉與繞射4
2-1.1光的干涉5
2-1.2光的繞射8
2-2全像術的原理11
2-2.1 傳統全像術與數位全像術11
2-2.2 移相數位全像術17
2-3 晶體光學25
2-3.1 光波偏極化25
2-3.2 單軸晶體與雙折射性29
2-3.3 折射率橢圓球32
2-3.4 波板的相位調制34
2-3.5 波板的相位變化35
2-4 電光效應簡介 37
2-4.1普克爾效應 37
2-4.2電光係數與折射率橢圓球方程式38
2-4.3電光晶體的相位調制43
第三章 移相式數位全像術模擬45
3-1移相式數位全像術模擬方法45
3-2移相式數位全像術模擬結果45
第四章 系統裝置與實驗方法48
4-1元件規格 48
4-1.1光源 48
4-1.2電光調制器 49
4-1.3 波板 50
4-1.4感光元件 51
4-1.5解析力測試片52
4-1.6光功率計52
4-2 實驗架構與步驟53
4-2.1 前置工作53
4-2.2數位全像術實驗架構55
第五章 實驗結果與討論58
5-1 電光晶體半波電壓推算58
5-2以電光晶體為移相裝置記錄全像與程式執行結果59
5-3以波板為移相裝置記錄全像與程式執行結果64
第六章 結論68
參考文獻 69

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