[01119774]超短脉冲数字全息术及其在飞秒激光微加工中的应用研究

该项目研究采用脉冲数字全息术实现对飞秒激光微小加工进行实时记录和三维显示的技术和实验系统。其中根据CCD的结构，在国际上，首次提出了一种立体角分复用的记录方法；首次设计并建立了可记录飞秒级超快瞬态过程的立体角分复用和波分复用脉冲数字显微全息系统；采用该系统，首次实现了物光拍摄角度不变的曝光时间为50飞秒，拍摄间隔可在100飞秒至500飞秒间连续可调的多幅强度和位相的空间尺度为微米数量级的显微图像，为激光微加工过程，提供了参考数据。该成果已在OPTICS LETTERS上发表，并两次在国际会议上做特邀报告，达到国际领先水平。此外，还研究了利用飞秒激光的短相干的特点提高数字全息的空间分辨率的技术，设计了无透镜傅里叶变换短相干光源数字全息分层记录系统。该系统能够在保证参考光和物光具有相同曲率半径的情况下，通过移动物体改变物光光程实现微小物体的分层记录。而且该系统具有光路简洁、附加误差小的优点；在三维重建构成中，针对反射型微小物体具有散斑噪声较大，而无法进行相位展开运算的特点，提出了一种新的重构微小物体三维形貌的方法，即采用全息再现的强度信息而不是位相信息进行三维重构，而且首次采用了最小二乘多项式拟合的方法，将分层记录得到的激光微加工子全息强度图像进行拟合重构。这样，不但避免了复杂的相位展开计算，因而计算简便，而且具有较强的抗噪声能力。以上结果已发表在OPTICS COMMUNICATIONS上，为激光微加工的检测，提供了三维数据。