偏光全息研究历程与展望

全息是目前一项极具前景的科学技术,即通过信号光和参考光的干涉,在小小的全息图上记录丰富的信息。相比于传统全息仅记录光波的相位、振幅信息,偏光全息可以将额外的偏振信息记录于偏振态敏感材料中。本文从偏光全息材料入手,详细介绍了偏光全息生产过程;同时介绍基于琼斯理论和张量理论的偏光全息原理和研究进展;最后描述了偏光全息在全息存储和纳米光学领域的发展前景。     

基于两步正交相移干涉的振幅图像光学加密技术

提出一种基于两步正交相移干涉的光学图像加密技术.这种相移干涉数字全息只要记录两幅干涉图,不需要记录物光波和参考光波的强度信息,就可以再现没有零级像和共轭像的再现像.物光波对应的光路经过两次菲涅尔变换,并结合双随机相位编码.参考光分别引入0和π/2相位,用数字化记录介质记录两幅数字全息图作为加密图像.解密时只要获得正确的密钥,经过简单的计算就可以重建清晰的原始图像.模拟实验验证了它的可行性和有效性,分析了抗裁剪和噪音的鲁棒性.     

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。     

T P—Ⅲ型运动分析仪的扩充使用

TP—Ⅲ运动分析仪是用于采集记录在35毫米及16毫米分幅式胶片上的信息并对其进行分析的判读仪器及备 在实际应用中存在大量非标准的胶片。如鱼雷中度量的示波器胶卷。我们通过机械设计及判读仪操作程序的改进实现了对非分幅式大于35毫米的示波器胶卷上所记录的模拟量进行判读分析。并绘制出整个胶卷(半航程及全航程)所记录的信息曲线。主要实现方法为:     

利用全息法在偶氮聚合物薄膜中记录涡旋光场

利用全息技术在偶氮聚合物薄膜中记录了拓扑荷数q=–1,1,2,4的涡旋光场,并将记录的原始叉形光栅与计算全息光栅进行对比,对不同拓扑荷数涡旋光的记录速率和偶氮材料的可重复擦写性能进行了测试;记录完成后,将复现涡旋光与高斯光束干涉,并与原始涡旋光和原始叉形光栅对比,分析了记录质量.实验结果表明:高阶涡旋光场的全息叉形光栅会在记录过程中发生劈裂,轻微劈裂的涡旋光束仍维持一个稳定的环状结构;全息记录过程中不同拓扑荷数的涡旋光束记录速率较为统一,偶氮材料可经过上百次的擦写而不出现疲劳;再现涡旋光与原始涡旋光在光强分布结构上保持高度一致,再现涡旋光的干涉条纹与原始涡旋全息光栅保持高度一致,涡旋光及其携带的拓扑荷信息可被有效记录和读取.     

动态全息三维显示研究最新进展

全息三维显示是真三维显示技术, 其原理是利用光学干涉记录和衍射再现将物体或场景的三维信息全部重建出来, 所以观看全息三维图像与观看真实物体或场景的效果一样. 近期全息研究领域有一些突破性的成果被报道, 将推动全息显示的应用不断走向成熟. 本文将重点介绍基于光学材料和空间光调制器为全息图承载载体的动态全息三维显示最新发展状况. 虽然动态全息三维显示研究仍然存在挑战, 但最近研究中已经利用光学材料实现了实时动态全息三维视频显示, 这为未来实现大尺寸、高分辨率、彩色全息真三维视频显示提供了可能.     

在粗糙表面上用液晶空间光调制器进行振动测量

为实现在一段时间内连续实时观测振动物体的全息干涉图形,采用覆盖铝箔的喇叭作为振动物体,利用铝箔原有未经特殊处理表面反射的漫反射光成像,并用光寻址液晶空间光调制器(Liquid crystal-sparial lightmodulator,LC-SLM)作为全息记录载体,来实现振动测量。实验中采用时间平均干涉测量法,得到了不同振动频率下物体的干涉图形。同时在连续改变振动物体的振动频率时,可以清晰地观察到物体振动全息干涉图形的变化过程,即近实时的全息干涉图形。     

利用激光全息干涉测量梁的微小位移

全息干涉测量利用二次曝光记录物体在不同载荷状态下的相对位移场.通过在干板上记录和比较不同状态产生的光波的干涉,可以得到在不同载荷时干涉条纹随物体位移的变化情况,实现对物体微小变形、微小位移量的测量.本文利用激光全息干涉技术测量了金属梁的微小位移量,计算得到金属梁的弹性模量和挠度.     

电子学全息干涉术用于温度场测量

探讨了用电子学全息干涉术（双称数字全息干涉术）测量温度场分布及其变化的可行性，利用所设计的全息干涉实验光路，对一电烙铁头部周围温度场分布进行了实时全息记录，进而利用一维快速傅里叶变换及数字滤波处理再现出了反映温度场分布的全息干涉条纹图样，实验结果表明，与传统的光学全息干涉术相比，电子学全息干涉术借助于高分辨率CCD记录及高速计算机数字处理技术，从而可实现光学全息图的数字化记录、存储和重现。同时，利用再现物场相位倍增原理还可实现对干涉条纹数目的倍增，或利用物场相位分布的直接计算精确获取任意两点间的相位差，从而提高测量精度。此外，由于能够在不改变光路的前提下以较高的重复频率完成光学全息图的记录，电子学全息干涉术可以用于记录三维物场的变化并接近实时地再现和测量三维物场的变化规律，因此是一种极有发展前途的新型实时全息干涉计量技术。     

反向旋转双色椭偏场中原子隧穿电离电子的全息干涉

利用数值求解含时薛定谔方程和强场近似理论研究了反向旋转双色椭偏光场中氩原子隧穿电离电子的干涉.固定两脉冲的椭偏率均为0.3,当两椭偏场的相对相位为0.25π时,光电子动量谱中周期内干涉、叉状全息干涉和弧形全息干涉相互重叠.当两椭偏场的相对相位为0时,光电子动量谱中弧形全息干涉消除,并且周期内干涉和叉状全息干涉被彻底分离到动量谱的左右部分,从而得到一个在空间上独立的叉状全息干涉条纹.进一步研究表明,通过改变两椭偏光场的椭偏率还可以增强或抑制该独立叉状全息干涉条纹.这为干涉条纹的控制和分离提供了一个有效的手段,同时也有利于从全息干涉条纹中提取靶材结构信息和电子超快动力学信息.     

高质量全息光栅的制作

全息光栅由感光版记录高斯光束干涉条纹制得 ,干涉条纹的不等宽性降低了光栅品质。制取高质量全息光栅的关键是要用均匀平面波作光源。在分析干涉区内光强分布的基础上 ,给出了制作等周期正弦全息光栅的两种方法 :限制曝光区大小的方法和高斯光束强度均匀化的方法。     

用空间滤波方法制作θ调制全息物片

给出了一种制作θ调制全息物片的新方法.在空间滤波光学系统的频谱面上放置只允许±1级频谱通过的滤波器,当单色平行光垂直照射物平面上的一维光栅时,将在像平面上得到两个重叠的一维光栅像,同时在成像区域形成光强按余弦规律变化的干涉条纹.用装有镂空模板和全息干版的可旋转组合干版夹对干涉条纹进行3次等时曝光,记录下3种不同干涉条纹方向的图案,即可制作出θ调制全息物片.     

双曝光全息干涉测漫射体微小位移的一种实验室方法

一、原理对漫射体的位移前后在同一全息干板上进行两次全息记录,所得双曝光全息图进行再现时所产生的干涉条纹之间距,反映了漫射体在两次曝光之间的位移量。记录方法是用同一个参考波u_R在同一全息干板上记录两个物光波前u_(01)和u_(02)。这样,全息干板上所记录的光强分布为:     

同步相移数字全息综述（特邀）

相移数字全息技术将相移技术与数字全息技术相结合,为微观物体的三维形貌和折射率分布检测提供了一种快速、无损、高精度手段。与离轴数字全息相比,相移数字全息采用同轴光路,可以充分利用CCD相机的空间带宽积。然而,传统相移数字全息需要依次记录多幅不同相移量全息图,才能消除零级像和共轭像,再现出无混叠的相位/振幅图像。同步相移又称瞬时相移,可在同一时间得到多幅不同相移量的干涉图样,克服普通相移干涉不能实时观测的缺点。介绍了相移的概念和实现方式,基于多CCD记录、像素掩膜、平行分光的三种同步相移技术,对同步相移数字全息在生物医学、流场测量、表面形貌测量、微纳器件检测等领域的应用进行综述,为从事同步相移数字全息技术及其应用研究的学者提供有益参考。     

全息照相实验的新思路

在全息照相实验中,增加两种拍摄全息光栅的光路,在一张全息底片上,经过三次曝光,拍摄一幅全息图和两种光栅常量值的全息光栅,可使学生深刻地理解一张全息底片能够记录多个不同信息的原理。     

利用迈克尔逊干涉仪制备全息光栅

利用迈克尔逊干涉仪上调节出的等厚干涉条纹,将全息干版放置在观察屏处曝光,经过处理后得到全息光栅,利用分光计测出光栅常数.     

记录X光全息图的新设想

X光全息术是一个两步成像过程,第一步是含有物体信息的物束和参考束重叠并产生干涉记录在全息图上,第二步是用光学或数字方法完整地重现这个信息.然而自1948年Gabor发明全息术以来,尽管光学全息和电子全息获得了迅猛的发展,X光全息术却进展缓慢.80年代中期,Brookhaven实验室将Undulator等插入件引入到同步辐射源中,使X射线源的亮度比70年代末提高8～12量级;几乎是同期,美国Lawrence Livemore国家实验室成功地     

基于数字全息及复用技术的全场偏振态测试方法

提出了一种在数字全息记录系统中利用偏振和角分复用技术对光场进行偏振态检测的方法. 将全息系统中的一束参考光分为偏振方向相互正交、初相位相同的两束光, 并分别与物光相同偏振方向的两个分量干涉, 形成两幅子全息图, 同时记录在一帧画面中. 为了分开记录到的物光两个分量, 系统中利用了角分复用技术, 即在两束参考光中引入不同载频, 使物光两分量的频谱位于全息图频谱面的不同区域. 通过滤波、逆傅里叶变换和衍射计算, 获取距离全息图不同位置处物光两正交分量复振幅信息. 利用复振幅信息, 可以构建被测物光的斯托克斯参量和琼斯矢量, 从而表征物光的偏振态. 实验中, 通过对一束椭圆偏振光进行偏振态测量以及对该光束在不同空间位置处的偏振态进行表征, 表明该方法可以实现光束偏振态全场测试, 并且具有较高的可靠性. 关键词： 数字全息 偏振态 琼斯矢量 斯托克斯参量     

基于数字全息干涉术的液相扩散过程可视化

提出了利用数字全息干涉术可视化观测液相扩散过程.实验中,采用马赫-曾德干涉仪光路记录乙醇与水之间两相扩散过程的多幅数字全息图;再通过数值再现不同扩散状态的波前相位分布,获得液体中的摩尔浓度分布;最后,根据菲克定律获得两相流扩散系数.结果表明:利用数字全息干涉术可实现对液相扩散传质过程的快速、实时及高精度测量;该方法还具有可实现远程监控、拥有大量微观数据的优点;此外,采用文中全息干涉光路结合波分与角分复用技术可实现多相流扩散系数的测量,为获得溶液中非线性变化特征参量提供了有效技术手段.     

基于数字全息干涉术的液相扩散过程可视化（英文）

提出了利用数字全息干涉术可视化观测液相扩散过程.实验中,采用马赫-曾德干涉仪光路记录乙醇与水之间两相扩散过程的多幅数字全息图;再通过数值再现不同扩散状态的波前相位分布,获得液体中的摩尔浓度分布;最后,根据菲克定律获得两相流扩散系数.结果表明:利用数字全息干涉术可实现对液相扩散传质过程的快速、实时及高精度测量;该方法还具有可实现远程监控、拥有大量微观数据的优点;此外,采用文中全息干涉光路结合波分与角分复用技术可实现多相流扩散系数的测量,为获得溶液中非线性变化特征参量提供了有效技术手段.