Vergleichende digitale Holographie: Nulltest-Interferometrie für raue Oberflächen
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Stuttgart
Inst. für Technische Optik
2011
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| Series: | Berichte aus dem Institut für Technische Optik
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I N H A L T S V E R Z E I C H N I S
1 ABSTRACT 10
2 EINLEITUNG 16
3 THEORETISCHE UND EXPERIMENTELLE GRUNDLAGEN 19
3.1 HOLOGRAPHIE 19
3.1.1 AUFZEICHNUNG 19
3.1.2 REKONSTRUKTION 22
3.2 HOLOGRAPHISCHE INTERFERONIETRIE 23
3.2.1 VERFORMUIIGSINESSUNG 25
3.2.2 FORMCRFASSUNG 20
3.3 DIGITALE HOLOGRAPHIE 28
3.3.1 WELLENFRONT-AUSBREITUNG 28
3.3.1.1 RAYLEIGH-SONINIERFELD BEUGUNGSFORNIEL 29
3.3.1.2 FRESNEL-NAEHERUNG 30
3.3.2 QUASI-FOURIER HOLOGRAMM 32
3.3.3 A M P L I T U D E N - UND PHASENHOLOGRAIIIME 32
3.3.4 FORMERFASSUNG 34
3.3.4.1 MATHEMATISCHE UND GEOMETRISCHE GRUNDLAGEN DER FORM
ERFASSUNG 35
3.3.4.2 ANPASSUNG DER PIXELGROEFIE 38
3.4 VERGLEICHENDE DIGITALE HOLOGRAPHIE 38
3.4.1 FORMVERGLEICH 40
3.4.1.1 .MATHEMATISCHE UND GEOMETRISCHE GRUNDLAGEN DES FORNI- VERGLEICHS
41
3.4.2 VERFONNUNGSVERGLEICH 44
3.4.2.1 MATHEMATISCHE UND GEOMETRISCHE GRUNDLAGEN DES VERFOR-
NMNGSVERGLEICHS 45
3.5 RAUHEITSEIGENSCHAFTEN UND RAUNORMALEN 48
3.C SIGNAL-RAUSCH-VERHAELTNIS 51
5
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IMAGE 2
INHALTSVERZEICHNIS
3.G.1 RAUSCHQUANTIFIZIERUNG IN RAEUMLICHEN PHASENVERTEILUNGEN 52
3.G.2 Z-AUFLOESUNG 53
4 EXPERIMENTELLE UMSETZUNG DER VERGLEICHENDEN DIGITALEN HOLOGRAPHIE 55
4.1 VCRFORMUNGSVERGLEICH M I T OPTISCHER REKONSTRUKTION DER WELLENFRONT
DES
MUSTEROBJEKTS * * * 55
4.1.1 PRINZIP 55
4.1.2 A U F B A U 55
4.1.3 ERGEBNISSE 57
4.2 FORMVCRGLCICH M I T OPTISCHER REKONSTRUKTION DER YVELLENFRONT. DES
MUSTER
OBJEKTS GL
4.2.1 PRINZIP GL
4.2.2 A U F B A U GL
4.2.3 ERGEBNISSE G3
4.2.3.1 DIREKTE DEFEKTERKENNUNG G3
4.2.3.2 NULL-INTCRFEROINETRIE A U F RAUEN OBERFLAECHEN G4
4.2.3.3 PRUEFUNG VON TECHNISCHEN OBJEKTEN 70
5 L I C H T M O D U L A T O R 7 6
5.1 RAEUMLICHE LICLITMODULATOREN 7G
5.2 CHARAKTERISIERUNG DER MODULATOREN 77
5.2.1 VERFAHREN Z U R MESSUNG DER A M P L I T U D E N M O D U L A T I O
N 78
5.2.2 VERFAHREN ZUR MESSUNG DER PHASENSCHIEBUNG 79
5.3 EIGENSCHAFTEN DES GEWAEHLTEN LICHTMODULATORS 79
5.4 ERGEBNISSE DER CHARAKTERISIERUNG 79
5.5 OPTISCHE REKONSTRUKTION VON DIGITALEN HOLOGRAMMEN 82
5.5.1 AINPLITUDEIIHOLOGRAMINC 83
5.5.2 PHILSENHOLOGRAIMNE 84
5.5.3 MESSUNG DER BEUGIMGSCFFIZIENZ 85
6 KOMPENSATION DES POSITIONIERUNGSUNTERSCHIEDS ZWISCHEN M U S T E R UND
TEST
O B J E K T 8 7
G.L SIMULATION DES FORMVERGLEICHS 87
G . L . L POSITIOUIERUNGSUNTERSCHIEDE 90
G.L.1.1 EINFLUSS DES POSITIONIERUNGSUNTERSCHIEDS IN X- UND Y- RICH
T U N G 91
G.L.1.2 EINFLUSS DES POSITIONIERUNGSUNTERSCHIEDS IN Z-RICHTUNG . . 93
G.L. 1.3 VERALLGEMEINERUNG 94
G
IMAGE 3
I N H A L TU VERZEICHNIS
6.1.1.4 EINHUSS DER FORM DES O B J E K T S 95
G.2 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN DES POSITIONIERUNGSUNTERSCHIEDS HEIM
FORM
VERGLEICH 96
G.3 A K T I V E KOMPENSATION DES POSITIONIERUNGSUNTERSCHIEDS 98
G.3.1 KOMPENSATION M I T DATEUBANKVCRGLEICH 98
G.3.1.1 DATENBANKEN Z U R S T R U K T U R I E R T E N SPEICHERUNG DER
PHASEN
BILDER 100
G.3.1.2 MASKEN 100
6.3.1.3 VERGLEICHSMETHODEU 101
6.3.1 . 1 ANWENDUNGBEISPIEL 105
6.3.2 KOMPENSATION MIT. STREIFENERKENNUNG 107
6.3.3 VORTEILE UND NACHTEILE DER BEIDEN ANSAETZE ZUR AKTIVEN KOMPENSATION
108
6.4 KOMPENSATION DES POSITIONIERUNGSUNTERSCHIEDS 109
7 SIGNAL-RAUSCH-VERHAELTNIS 113
7.1 FORMERFASSUNG IN DIGITALER HOLOGRAPHIE, BZW. AUFNAHME DER
MUSTERLIOLO- GRAMME 114
7.1.1 EINHUSS DER MUSTERRAUHEIT UND DES WELLENLIINGEUUNTERSCHIEDS . . .
. 114
7.1.2 Z-AUHOESUNG 115
7.2 FORMVERGLEICH IN DER VERGLEICHENDEN DIGITALEN HOLOGRAPHIE 117
7.2.1 EINHUSS DER RAUHEIT DES MUSTERS UND DES TESTOBJEKTS UND DES
VVELLENLAENGEIUMTERSCHIEDS 117
7.2.2 EINHUSS DER OPTISCHEN REKONSTRUKTION DES MUSTERHOLOGRAMMS . . .
118
7.2.3 Z-AUHOESUNG 120
7.3 SCHLUSSFOLGERUNG 121
8 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 123
LITERATURVERZEICHNIS 126
I
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