基于离散Fourier变换的内源全息图重构计算方法

对基于离散Fourier变换的内源全息图重构计算方法作了深入系统的分析，讨论了如何计算整个球面全息图对原子重构像的贡献，克服了以往该方法只能计算半个球面全息图的不足，并运用采样定理知识，分析了全息图的采样率、重构像的空间范围和分辨率等问题. 关键词： 内源全息术 离散Fourier变换 采样定理 同步辐射     

全息术及其应用

全息术是一种用相干光干涉得到物体全部信息的2步成像技术。全息术的发展大约可分同轴全息术、离轴全息术、白光再现全息术、白光全息术等4个阶段。全息术具有三维、不可撕毁、再现像的缩放、信息容量大等特点。全息术是一门正在蓬勃发展的光学分支，近年来已渗透到社会生活的各个领域并被广泛地应用于近代科学研究和工业生产中，特别是在现代测试、生物工程、医学、艺术、商业、保安及现代存储技术等方面已显示出特殊的优势。随着全息技术的快速发展，全息技术的产品正越来越多地走向市场、应用于现代生活中。     

什么是计算全息?

一、计算全息的意义 计算全息术是全息术的一个重要分支.六十年代初全息术开始发展后不久,计算全息术即随之出现.它与一般全息术(指光产生的全息)的区别庄于:全息记录与再现过程的一部分由计算机取代.根据所取代部分的不同,又可分为计算机产生的全息图和全息图的计算机再现两种,通常都简称为计算全息. 值得指出的是:计算机所取代的部分只是人对自然过程的一种模拟.正如计算全息的创始人Loh-mann所指出的那样:在一般全息术里,光波的传播完全按自然界的客观规律进行,也就是严格遵守反映这些规律的麦克斯韦方程.而在计算机里进行的模拟过程,是…     

V形三能级原子的辐射压力和激光冷却

研究了压缩真空中V形三能级原子在单色行波场中的辐射压力和激光冷却. 从系统的哈密顿量出发,利用玻恩-马尔科夫近似,推导出了原子的光学布洛赫方程. 利用绝热近似,给出了平均辐射压力的表达式. 通过量子回归定理和爱因斯坦关系,给出了系统所达到的平衡温度的表达式. 讨论了量子相干强度、平均光子数和拉比频率对原子的自发辐射压力和冷却的最终温度的影响. 结果表明:低于多普勒极限的温度可以获得. 关键词： 压缩真空 自发辐射 量子干涉     

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。     

在全息照相实验中增设光栅辅助白光再现全息图的尝试

针对目前大多数理工科院校开设的全息照相实验中一般只用单色光再现的现状,在保留单色光再现的基础上,增加了光栅辅助白光再现实验内容,丰富了实验内容和提升了实验层次,加深了学生对全息术理论和光栅衍射的理解.     

相移同轴无透镜傅里叶数字全息的分析与实验

应用菲涅耳衍射和全息理论，详细分析了无透镜傅里叶变换数字全息图的记录、再现方法和再现像的特点，分析了相移数字全息图的记录和再现方法，并进行了相应的实验验证。结果表明：直接对无透镜傅里叶数字全息图进行傅里叶逆变换可同时得到与物体完全相同的再现像及其共轭像；同轴无透镜傅里叶数字全息术能最大程度满足CCD对采样条件的要求，从而可以增大记录物体的尺寸，减小记录距离，明显提高再现像的清晰度和分辨率；相移数字全息术能有效地消除数字再现光场中的零级光场和共轭像，显著提高再现像的信噪比。条件许可时，相移同轴无透镜傅里叶数字全息术是目前解决数字全息术中再现像的分离与满足采样条件之间矛盾的最佳方法。     

全息模拟再现像的三维重构

提出一种全息模拟再现像的三维重构方法，可以模拟再现得到三维再现像.计算机模拟再现许多幅在不同深度位置的二维光强分布；利用灰度级变化的聚焦度评价方法，通过寻找最大聚焦度值，确定再现三维像各像点的深度信息.实验证明,该方法能实现模拟再现像的三维重构，使数字全息术有希望成为一种全新的三维面形检测技术.再现像三维重构的实现可以更客观地对全息图进行像质评价，并验证计算机制全息术算法的正确性.     

具有原子分辨率的x射线荧光全息术的数值模拟研究

根据x射线荧光全息术的成像原理，对体心立方晶系的Fe单晶进行了数值模拟（包括荧光全 息图及其重构像），在各个晶面（001，010，100）上得到Fe原子的像，与Fe的晶格模型的 原子位置一致，表明运用这种x射线荧光全息术，能够在原子水平上得到单晶或准晶体的内 部结构图像. 关键词： x射线荧光全息术 同步辐射 晶体结构 傅里叶变换     

X射线荧光全息术中消除光源偏振效应和孪生像的重构新算法

以27个铁原子成立方排列的晶体结构为模型,通过数值模拟和重构,讨论了入射光源的偏振性对原子像的影响.结果表明,入射光源的偏振性对原子像的可观测性有非常重要的影响.为此,提出了一种能同时消除光源偏振性影响和全息成像所固有的孪生像的数字重构新算法,并通过数字模拟及重构,结果证明了这是一种有效的数字重构算法,能够解决实验过程中光源偏振性和孪生像对原子像的影响. 关键词： X射线荧光全息术 同步辐射 偏振性     

3D atomic imaging by internal-detector electron holography

A method of internal-detector electron holography is the time-reversed version of photoelectron holography. Using an energy-dispersive x-ray detector, an electron gun, and a computer-controllable sample stage, we measured a multiple-energy hologram of the atomic arrangement around the Ti atom in SrTiO3 by recording the characteristic Ti Kα x-ray spectra for different electron beam angles and wavelengths. A real-space image was obtained by using a fitting-based reconstruction algorithm. 3D atomic images of the elements Sr, Ti, and O in SrTiO3 were clearly visualized. The present work reveals that internal-detector electron holography has great potential for reproducing 3D atomic arrangements, even for light elements.     

Observation of Kossel and Kikuchi lines in thermal neutron incoherent scattering

In this Letter we report the observation of K lines (representing collectively, Kossel and Kikuchi lines) produced by monochromatic thermal neutrons interacting with a KDP (potassium dihydrogen phosphate) single crystal. Since K lines contain phase information, these observations establish the experimental basis for direct crystallographic phasing of atomic structures containing incoherent scatterers, such as hydrogen, via thermal neutron "inside source" holography.     

Complex gamma-ray hologram: solution to twin images problem in atomic resolution imaging

A new technique for high fidelity three-dimensional imaging of atomic structure with gamma-ray holography is demonstrated. A complex hologram was constructed from holograms recorded for different values of the nuclear scattering amplitude on both sides of the (57)Fe M?ssbauer resonance. The holographic reconstruction was applied to this complex hologram resulting in a twin-image-free image of the bcc Fe local structure. The proposed procedure allows the removal of the twin images for all real space, making gamma-ray holography an unambiguous tool for atomic and magnetic structure imaging.     

单层传声器阵列重建相干声场的近场声全息方法研究

针对传声器阵列两侧存在相干声源的非自由声场重建问题,提出基于球面谐波函数扩展近场声全息理论的相干声场重建方法。该方法在已知测量面两侧声源几何位置时,使用单层传声器阵列获取测量面处的声压分布,通过最小二乘法获得与目标声源和干扰噪声源响应对应的最优球波函数扩展项数和最优系数向量,结合测点位置的空间坐标进行声波分解,并分别重建出各声源在测量面上的声压分布。为了验证方法的有效性,分别给出了相干噪声源为球形声源和非球形声源的仿真验证,并在全消声室内对双扬声器产生的相干声场的重建进行了实验验证。结果表明:该方法对球形声源和非球形声源干扰下的声场重建都具有较好的效果,球形声源干扰下的重建精度更高。      

Transient acoustic holography for reconstructing the particle velocity of the surface of an acoustic transducer

A transient acoustic holography method based on the Rayleigh integral and the time-reversal mirror principle is described. The method reconstructs the particle velocity of the surface of an acoustic source from the waveform of the signal measured over a surface lying in front of the source. The possibility of applying the transient holography to studying pulsed sources used in ultrasonic diagnostics is investigated. A rectangular source that produces a short acoustic pulse and has a nonradiating defect on its surface is considered. A numerical simulation is used to demonstrate the possibility of a holographic reconstruction of the source vibrations. The effects of the spatial sampling step and the size of the measurement region on the reconstruction quality are demonstrated.     

数字重现无透镜傅里叶变换X射线全息的实验模拟研究

参照无透镜傅里叶变换（ＬＬＦＴ）Ｘ射线全息图的记录光路，采用可见光源模拟研究了无透镜傅里叶变换Ｘ射线全息从记录到数字重现的全过程，给出了实验结果，并对光学重现和数字重现结果作了比较，分析了该记录方式存在的一些问题，指出实际Ｘ射线全息记录中可直接使用波带板＋１级衍射而不必在物面加一滤波小孔。分析了利用数字重现消除记录过程中非线性效应的可行性。并着重指出波带板的多级衍射的互干涉对重现象的干扰，应设法消除。     

Atomically resolved images from near node photoelectron holography experiments on Al(111)

Sz?ke's concept for electron holography is hampered by forward scattering that dominates electron diffraction from electron point sources below the surface top layer. Forward scattering was proposed to be suppressed if the anisotropic nature of the electron source wave is exploited [T. Greber and J. Osterwalder, Chem. Phys. Lett. 256, 653 (1996)]. Experiments show a strong suppression of forward scattering in Al(111) if Al 2s photoelectrons (E(kin) = 952 eV) are measured near the nodal plane of the outgoing p wave. The holographic reconstruction from such diffraction data provides three dimensional images of atomic sites in unit cells with a size of more than 10 A.     

Underwater hybrid near-field acoustical holography based on the measurement of vector hydrophone array

Hybrid near-field acoustical holography(NAH) is developed for reconstructing acoustic radiation from a cylindrical source in a complex underwater environment. In hybrid NAH,we combine statistically optimized near-field acoustical holography(SONAH) and broadband acoustical holography from intensity measurements(BAHIM) to reconstruct the underwater cylindrical source field. First,the BAHIM is utilized to regenerate as much acoustic pressures on the hologram surface as necessary,and then the acoustic pressures are taken as input to the formulation implemented numerically by SONAH. The main advantages of this technology are that the complex pressure on the hologram surface can be reconstructed without reference signal,and the measurement array can be smaller than the source,thus the practicability and efficiency of this technology are greatly enhanced. Numerical examples of a cylindrical source are demonstrated. Test results show that hybrid NAH can yield a more accurate reconstruction than conventional NAH. Then,an experiment has been carried out with a vector hydrophone array. The experimental results show the advantage of hybrid NAH in the reconstruction of an acoustic field and the feasibility of using a vector hydrophone array in an underwater NAH measurement,as well as the identification and localization of noise sources.     

单全息面的直接声场分离方法

为了简化分离全息面两侧相干声源的过程,提出仅依据单全息面上的数据直接进行声场分离的方法。该方法通过将等效源配置在球面上,并根据等效源法近场声全息的重构原理,建立全息面上有误差的测量值和计算值之间的数据关系,理论推导出单面声场分离方法。仿真分析干扰声源为脉动球源和受迫振动的简支薄钢板的分离结果,并对双扬声器的声场分离进行了实验验证。结果表明:该方法对两种干扰源都具有较好的分离精度,且有较高的可容忍误差。