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16
2026
-
03
基于四分之一波长几何相位光学的高保真全彩自干涉非相干数字全息
作者：
庆北大学 Hak-Rin Kim 团队提出了一种紧凑型自干涉非相干数字全息（SIDH）系统，该系统采用基于四分之一波片（QWP）的几何相位（GP）透镜，可在宽带非相干照明下实现高保真度的全彩全息成像。传统的SIDH系统采用基于半波片（HWP）的GP透镜，由于相位延迟中的色散，不可避免地会产生三波前偏振干涉。这种干涉会在重建图像中引入与颜色相关的伪影。相比之下，基于QWP的设计通过使用非衍射光束作为参考光束，从根本上抑制了这种干涉，从而实现了稳定的双波前调制。该方法产生的相位编码偏振干涉图样在红、绿、蓝（RGB）通道中保持光谱一致性。实验结果表明，该方法显著抑制了噪声，并显著提高了全彩图像的保真度，通道特定的噪声分析和结构相似性指标也证实了这一点。该系统还保持了简化的光学配置，无需主动偏振控制，从而实现了紧凑的集成和经济高效的制造。这些优势使得所提出的QWP-GP SIDH架构成为便携式实时数字全息3D成像的理想解决方案，并在增强现实、光学诊断和光谱全息术等应用中具有可扩展的潜力。
研究成果于 2026 年 1 月 25 日以题为“High-fidelity full-color self-interference incoherent digital holography via quarter-wave geometric phase optics”发表在《Opto-Electronic Advances》上。
图1：基于四分之一波片 (QWP)GP透镜的 SIDH 系统示意图
图2：基于半波片 (HWP) 和四分之一波片 (QWP) 配置的 GP-SIDH 系统中在线波前分离的示意图比较
图3：左旋圆偏振光和右旋圆偏振光干涉的仿真偏振特性
图4：基于HWP和QWP的GP-SIDH系统在点源下的模拟全息图像重建
图5：基于半波片（HWP）和四分之一波片（QWP）的GP透镜的GP-SIDH系统的实验表征和全彩全息重建结果
图6：结构相似性指数（SSIM）图谱比较了全彩全息重建图像与数码单反相机参考图像
图7：基于QWP的GP-SIDH系统实现深度分辨全彩全息重建
来源：光学光学世界
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