应用光学——光学系统设计指南 第十九章 相干光学系统(续)

19.3.1.6厚全息图:布拉格衍射和反射全息图三维干涉图我们在前面对全息记录和再现的分析是基于假设全息图是“平面”,也就是说,假定全息图的整个作用发生在平面上。只有当记录的厚度与全息图条纹之间的间隔相比很小时,这种近似是正确的。为了便于说明,研究一下用He-Ne激光器(λ=0.6328μm)并在物光束和参考光束的夹角(θ)为30°时制成的全息图。条纹间隔(见(19.95)式]为     

应用光学——光学系统设计指南 第十九章 相干光学系统

19.3 全息术全息术是把发光物体发出的波前进行记录,然后把它再现的一种方法。这种波前的再现可以和物体处在应有位置上发出的波场相模拟,在光学全息术中,它将产生与原始波前一样的视觉印象。利用上节中的空间滤波的理论,全息图是一种空间滤波器,它的扩展函数近似于所要求的象,全息图的结构     

用作图法求全息再现像

本文从物理光学的角度出发，给出两条特殊光线，可用作图法找到全息图再现的原始像和共轭像的位置，定义参考光源与物点的联线为主轴，主轴与全息图的交点为节点。两条特殊光线一条是沿再现照明光源与节点联线方向，称之为不偏折光线。另一条对原始像来说是自照明光发出通过参考光源的一条光线，这条光线经全息图衍射后与不偏折光线的交点即原始像点的位置；对共轭像来说是自照明光源发出通过物点的一条光线，这条光线经全息图衍射后与不偏折光线的交点即共轭像点的位置。     

应用光学——光学系统设计指南

第十九章相干光学系统 19.3.5 特殊的全息图记录方法 19.3.5.1 非相干照明全息术只要使每个物点有可能产生它自己的参考波,那么就可以制作非相干照明物体的全息图。为此,来自每个物点的波前分裂成两个成分,然后使它们产生干涉形成全息图。这样,每个物点产生一个全息图,并与其他     

二步法大景深反射全息图

以开拓反射全息图的景深表达能力为目的,从反射全息图的共轭物像关系出发,利用反射全息图的均匀介质耦合波理论和布拉格条件,对其白光再现像模糊作了具体的分析和讨论,得到色模糊和线模糊的表达式.指出反射全息图上不同各点对任意白光再现像点的色模糊和线迷糊的影响均存在差异,给出反射全息图白光再现像的景深表达式.实验利用二步法制作了一张景深为83 cm的反射全息图,与大景深彩虹全息图再现像相比,其再现像的立体感更加强烈.理论分析和实验结果表明,光源的再现角度和观察距离对反射全息图的再现像景深大小影响显著.在再现光垂直于反射全息图平面照明情况下,反射全息图具有最好的景深表达能力.     

大尺寸物体彩色全息图制作的研究

通过分析两步法制彩色全息图中全息图空间带宽积与物体大小、全息图记录距离的关系,提出了一种拍摄大尺寸物体彩色全息图的方法。经编码,设置参数,在视窗处平面记录下三分色全息图, 以保证用最小的幅面记录下物体的完整信息,并且H1rgb处于同一平面经原参考光的共轭光再现时,他们的再现像能完全重合;将H1rgb再现,获得大视场的物光波信息,三基色物波信息重合后,用光学方法记录大幅面的彩色全息。该方法能提高全息图再现像的视场和解决大尺寸物体的全息图难拍摄问题。 经实验验证,该方法能将全息图再现像的视场提高6倍左右。     

球面参考光波数字全息的一些特点分析及实验

对以球面波作为参考光记录数字全息图的采样和再现分离条件进行了详细的分析。推导出了同时满足采样和再现分离条件时,CCD及物体的横向尺寸、物体及参考光源至CCD的距离之间需要满足的关系式,证明了完全散射物体上复振幅在记录面上的叠加可以等效为一个点光源在记录面上产生的效果,进行了相应的实验研究。结果表明：数字全息术中采用球面参考光波可以比采用平面参考光波更容易满足采样和分离条件,并可以记录到更多的物体信息;在物体至CCD的距离固定的情况下,无透镜傅里叶变换全息术是优化的记录光路结构;散射物体比衍射物体的数字全息图更容易满足采样和分离条件。     

微小振动对全息照相的影响及改进方法

 全息照相(或称为全息术,holography)是记录波动干扰的振幅和位相分布以及随后使之重现的照相技术。“全息”源于希腊语“holos”,意思是完全的信息,不仅包括光的振幅信息,还包括位相信息。全息术的设想是英国藉匈牙利物理学家伽柏(D.Gabor)于1948年在为提高电子显微镜分辨本领的工作中提出的。1948年,他利用汞灯首次获得全息图及其再现像,从而创立了全息术,于1971年为此获得诺贝尔物理学奖。全息术已历经多次变革。第一代全息术是伽柏用汞灯记录的同轴全息图(参考光与物光同轴),主要问题是原始像和共轭像分不开,且光源的相干太差,这是全息术的萌芽时期。     

旋转光楔多重全息术

本文提出一种新颖的多重全息术,它是利用旋转光楔调制平面参考波的传播方向,实现编码参考光记录获得多重全息图.该全息图经球面波再现,获得位于同一平面内的再现多重象.文中给出了这种方法的理论分析和实验结果,两者是吻合的.     

单色CCD记录多波长数字全息图及再现像彩色显示

对多波长数字全息图的记录和再现像的彩色显示问题进行了研究.从菲涅耳近似算法出发,对在记录距离一定情况下,不同波长全息图数字再现像的像元所表示的几何尺寸会因波长不同而不同,从而导致各波长再现像无法重合的情况进行了讨论.通过理论分析,讨论了不同波长全息图像素数与再现像像元之间的关系、不同波长全息图记录距离与再现像像元之间的关系,据此得出的解决不同波长再现像重合问题的方法及其对再现像的影响和适用范围等问题；并对合成再现像中原始色彩信息改变及其解决办法进行了分析.通过无透镜傅里叶变换数字全息方法,以632.8 nm和532.0 nm两种波长的激光为光源,用单色CCD进行记录,验证了方法的可行性.     

360°视场圆柱面彩虹全息图的记录与再现

介绍一种３６０°现场圆柱面彩虹全息的记录和像再现方法。记录时所用的主全息图是圆柱面全息图。像再现时利用白光光源，可以在３６０°视场不同方向观看到颜色可以变化的单色景物的逼真的主体再现像。     

用极值频率法分析数字全息的记录条件

根据全息理论,通过分析全息图光栅结构的极值频率,利用抽样定理以及频谱分离条件,分析了离轴菲涅耳全息的记录条件,得到了不同于以往文献的最小记录距离及参考光源设置表达式,并做了计算机模拟验证.结果表明：用该方法推得的离轴菲涅耳全息最小记录距离和参考光设置表达式是正确的.只有同时满足抽样条件和频谱分离条件,才能得到高质量的再现像.     

电子全息法三维物场逐层分析

本文叙述了一种三维物场的定量再现、分析方法,其中采用了电子全息法,它包括:1)三维物场全息图的数字记录,2)全息图面上复振幅分布的数字再现,3)三维物场的逐层再现。由此可以获得整个三维物场的信息,这一方法以CCD摄象机作为记录介质,然后把由CCD采集的数字全息图输入计算机,利用频谱滤波法经过傅里叶变换、频谱分离、反傅里叶变换再现出全息图面上的复振幅。在此基础上借助频域衍射公式可再现出任何一层(平行于全息图面)上的图象。这样,我们用这一数字再现和逐层分析的方法便可研究三维物场的一些特性,如物体在其中的位置等。整个再现过程是由计算机软件实现,其中采用了二维快速傅里叶变换算法,再现过程可在几分钟内完成。本文同时还给出了这一数字再现方法的空间分辨率,并且通过计算机模拟展示了一个理想三维物场的再现过程及再现结果。最后指出了这一方法存在的问题及未来的应用前景。     

非漫射物双曝光全息图的白光再现

一、引言全息干涉计量的基本过程与全息记录相似,只是在记录中根据需要有时进行一次曝光(实时全息干涉法)、两次曝光(双曝光全息干涉法)和连续曝光(时间平均全息干涉法)等。它们的原理都是基于波前的干涉.这里主要讨论非漫射物的双曝光全息图的白光再现。     

数字无透镜傅里叶变换全息术中非傍轴及离焦像差的校正

对数字无透镜傅里叶变换全息图直接采用逆傅里叶变换进行物场的数值重建时.需要满足两个条件:第一,全息图的记录过程必须满足傍轴近似条件,否则再现过程中会产生非傍轴像差;第二,记录全息图时物平面与参考点光源到全息图记录平面的距离必须相等,否则再现过程中会产生离焦像差.理论分析了非傍轴及离焦记录条件下数字无透镜傅里叶变换全息图的灰度分布特点,并提出了相应的非傍轴及离焦像差的数值校正方法.根据实际的非傍轴或离焦记录情况.分别给所记录的数字全息图灰度分布矩阵乘以适当的非傍轴或离焦校正因子,以消除灰度矩阵中非傍轴或离焦因素的影响.然后再对校正后的伞息图灰度矩阵做逆傅里叶变换处理.即可得到准确的数字再现像.实验结果表明.该数值重建方法能够有效地消除无透镜傅里叶变换全息术中数字再现像的非傍轴像差及离焦像差,提高再现像的质量.     

实时全息术检测透明物的一种新方法

介绍了实时全息术检测透明物的一种新方法,它采用物光再现的参考光和参考光通过全息图的直透光所形成的干涉图纹检测透明物体的变化。证明了这组干涉图纹与用参考光再现的物光和物光通过全息图的直透光所形成的干涉图纹分布规律相似,仅在相位上相差π。还讨论了这组干涉图纹的衬比和获得最佳衬比的条件。此方法可消除物光光路上某些因素带来的相位畸变,避开待测物体自发光的干扰,并可在全息图后方任意位置进行记录,这使实时全息术在实践中更具有灵活性,有助于它在更广阔领域内的应用。     

超短脉冲激光选通电子学全息成象系统研究

本文介绍了最早到达光概念,分析了超短脉冲激光电子学全息实现选通最早到达光成象的原理.用超短脉冲激光拍摄全息图,相当于用多色光记录全息图,当用单色光再现这种全息图时,会给再现象造成一个模糊量.在一般全息理论中,只讨论了采用单色光记录全息图,复色光再现所造成的模糊量.因此,本文中讨论的是一个与此相反的问题,即用多色光记录全息图,单色光再现的情况,并且着重讨论了超短脉冲激光记录全息图的情况.最后得出结论,在用超短脉冲激光拍摄全息图时,最好采用象面全息术.     

基于Matlab的计算全息图的制作与数字再现的研究

 应用Matlab语言,结合博奇型计算全息的编码方法,利用计算机分别绘制了菲涅耳全息图和傅里叶变换全息图,实现了计算全息图的快速制作,讨论了制作计算全息图的原理、方法和步骤。利用CGH技术和数字全息技术所生成的全息图再现出原始图像,完成了全息图的数字重现,实现了整个全息记录和再现过程的计算机模拟。与传统的编程语言和绘图方法相比较,该算法在实现上更加简单和快捷,并且带有一系列提高计算全息图质量的措施,有效地消除了零级像和孪生像的影响,获得了清晰的数字再现图像。     

迂回位相型计算全息图和修正离轴参考光计算全息图的对比讨论

使用Matlab语言得到了迂回位相全息图和博奇型全息图,由傅里叶逆变换得到再现像。阐述了两种计算全息图各自的特点,对再现像的质量、数量、大小、程序运行速度作出对比讨论。迂回位相计算全息图有便于记录、方便传递的特点。利用博奇编码得到的修正离轴参考光计算全息图有高质量的再现像,而且计算速度也比较快,对于复杂的二维图像,可以考虑利用这种编码方法进行计算全息。     

基于DMD的数字全息显示及其再现像质增强

采用DMD作为空间光调制器构建了一套数字全息显示系统.分析了数字全息图光学再现中影响再现图像质量的因素,提出了一种采用频域滤波重建高条纹对比度滤波全息图来改善其光学再现图像质量的新方法.采用信噪比及图像亮度作为评价参量,对原始全息图和滤波全息图的数值再现像进行定量分析表明,滤波后全息图的再现像质量明显优于原始全息图的再现像.基于DMD数字全息显示系统的光学再现实验也验证了理论分析结果.