采用空间载波法恢复波面相位信息

采用空间载波法恢复波面相位信息

在光学系统中，波面相位信息是非常重要的信息，为了使系统能够更准确地进行成像、调制和测量等操作，需要将光强信息转换成波面相位信息。本文将介绍一种采用傅立叶变换空间载波法从强度分布得到相位分布的方法，并附有 MATLAB 实现源代码。

空间载波法是一种常见于光学干涉测量的手段，它利用空间载波将待测物体的相位信息调制到高频区域，通过相移解调技术可得到物体的相位信息。在本方法中，我们通过正弦载波将待测物体的相位信息调制到高频区域，然后再通过傅立叶变换将相位信息转换到空间域，从而得到空间上呈正弦分布的光强信息以及对应的波面相位信息。

具体实现步骤如下：

1. 生成随机的相位信息。

N = 512;
phase = rand(N,N)*2*pi-pi;

2. 正弦载波调制相位信息，并取绝对值得到强度分布。

lambda = 632.8e-9; % 激光波长
dx = 10e-6; % 采样间隔
k = 2*pi/lambda; % 波数
fx = (-N/2:N/2-1)/(N*dx); % 频率坐标
[X,Y] = meshgrid(1:N);
carrier = sin(k*sqrt((X-N/2).^2 + (Y-N/2).^2)*dx); % 正弦载波
intensity = abs(fftshift(fft2(carrier.*exp(1i*phase)))) .^2;

3. 对强度分布进行傅立叶变换，得到空间上呈正弦分布的光强信息。