基于电子纸幅度调制的低功耗数字全息成像技术研究

《Optics and Lasers in Engineering》：High-fidelity 3D visualization system for light field microscopy based on zonal-multiplexed holographic optical element-microlens array

本文提出了一种利用电子纸（E-paper）显示技术实现参考光束幅度调制的新颖数字全息方法。该方法通过电子纸的黑白双稳态切换，以低功耗、宽带反射式操作替代传统空间光调制器（SLM），有效抑制重建波前中的零级项和共轭项干扰。结合略微离轴（SODH）技术，在保持高空间分辨率的同时实现了无闪烁、稳定的复振幅场重建，为便携式、低功耗动态光学成像系统开发提供了创新解决方案。

　　

Highlight

工作原理

当物体暴露于相干场 F(x,y) 时，部分场被吸收，其余部分发生散射；从物体散射的场 obj(x,y) 携带物体信息，可表示为包含振幅和相位部分的复函数：obj(x,y) = |obj(x,y)|·e^?iφ(x,y)，其中 |obj(x,y)| 和 φ(x,y) 分别代表振幅和相位部分。该场相对于...

操作流程

如前一节所述，重建复杂物体需要通过调制参考光束的强度来记录两幅干涉图。第一幅干涉图（I₁）在电子纸处于关闭状态（屏幕显示黑色，吸收大部分入射光）时记录。第二幅干涉图（I₂）在将电子纸切换至开启状态（屏幕显示白色，反射最大光量）后获取，同时...

反射物体

在图3所示的实验装置中，我们首先采用显微镜物镜（MO）和空间滤波器（SF）对激光源进行空间滤波。然后，一个准直透镜（L）产生准直激光束。使用50:50非偏振分束器（NPBS）构成迈克尔逊干涉仪，将光束分成两等份。一部分照射刻在金属尺上的数字“3”作为反射物体，另一部分则落在电子纸屏幕上...

结论

在这项工作中，我们展示了一种利用电子纸（E-paper）显示器对参考光束进行仅幅度调制，以重建物体波前振幅和相位的新颖且经济高效的技术。电子纸显示器具有双稳态、宽带反射操作、低功耗和简化电子设备的优点。其固有的双稳性消除了记录过程中的闪烁伪影，并实现了跨宽光谱范围的稳定强度调制。