Systementwurf für Phase Retrieval mittels Wignerverteilung

Phase Retrieval ist ein iteratives Verfahren, mit dem die komplexwertige Amplitude eines 3-dimensionalen Wellenfeldes aus einem axial angeordneten Stapel von Intensitätsaufnahmen ermittelt wird. Es erlaubt, die komplexwertige Übertragungsfunktion eines kohärent beleuchteten Objektes oder dessen emittierte Wellenfront an einer beliebigen Position im Raum zu ermitteln. Mit Hilfe eines eingefügten optischen Systems können i) die Abmessungen des zu untersuchenden Objektes an die Sensorgröße der Kamera (Abbildungsmaßstab, Feld) angepasst, ii) die notwendige Auflösung der kleinsten Strukturdetails (Öffnung) eingestellt sowie iii) die erforderliche Defokussierung (axiale Positionierung des Bildstapels) und analoge/ fourieroptische Filteroperationen gezielt durchgeführt werden. Entlang der Signalkette dieses erweiterten Aufbaus sollen die einzelnen Komponenten und Prozesse (Propagation, Abbildung, Manipulation/Filterung, Rekonstruktionsalgorithmus) einen verlustfreien Informationsfluss realisieren. Nun wird jede Stufe entlang dieses Flusses durch ihre jeweils spezifischen Größen beschrieben, was den ganzheitlichen Designprozess des Setups erschwert. In diesem Beitrag untersuchen wir die Eignung der Wignerverteilung zur einheitlichen Beschreibung und Einschätzung des Verhaltens der einzelnen Systemkomponenten.