灰度调整与数字全息图像质的关系

如何在有限的灰度级别下输出高质量全息图是人们关注的问题之一.文章从数字全息图 （计算机制全息图）的灰度直方图出发,研究灰度调整对全息图再现像质的影响.首先通过理论推导研究了压缩计算机制全息图中占比例少的灰度,展宽占比例多的灰度后全息图衍射效率的变化,发现处理后的计算机制全息图经灰度压缩的阈值越大,衍射效率越高.然后研究了灰度压缩的阈值对计算机制全息图再现像噪音的影响,发现全息图再现像的噪音随着阈值的增大,先减少再增大.实验表明,通过取合适的阈值对全息图进行灰度调整,可以在保证全息图再现像的信噪比的同时,提高全息图的衍射效率.计算机仿真和全息图光学再现实验证明了理论分析是正确的,为制作高质量的计算机制全息图提供了参考依据.     

接触法复制全息图的实验

接触法复制全息图需要使母全息图与感光干板的乳胶面相向紧密接触,对母全息图进行透射照明,经冲洗处理后的曝光干板即为普通的全息图.采用低压钠灯为光源,对菲涅耳全息图进行复制实践,复制全息图的再现像清晰度比母全息图要差,但就像的质量而言层次很分明.     

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.     

基于双步菲涅尔衍射的曲面计算机全息图快速生成方法

曲面计算机全息图可以增加全息显示的视场.然而,繁重的计算量仍然是实时生成曲面计算机全息图的阻碍.提出了一种基于双步菲涅尔衍射的曲面计算机全息图快速生成方法.该方法包括两个步骤:第一步是使用双步菲涅耳衍射生成平面计算机全息图,第二步是根据光衍射传播定律将平面计算机全息图补偿为曲面计算机全息图.数值模拟结果表明,与使用点源...     

灰度调整与数字全息图像质的关系

如何在有限的灰度级别下输出高质量全息图是人们关注的问题之一,文章从数字全息图(计算机制全息图)的灰度直方图出发,研究灰度调整对全息图再现像质的影响.首先通过理论推导研究了压缩计算机制全息图中占比例少的灰度,展宽占比例多的灰度后全息图衍射效率的变化,发现处理后的计算机制全息图经灰度压缩的阈值越大,衍射效率越高.然后研究了...     

一种菲涅尔全息图的快速算法

通过分析菲涅尔全息图计算模型,发现大量的平方运算和三角函数运算是计算速度的瓶颈,提出了一种菲涅尔全息图的快速计算方法.根据菲涅尔全息图的数学模型,利用三角函数的和差化积公式,将全息图的数学模型变换为由仅与水平或垂直方向有关的独立分量,通过四则运算来表示.在菲涅尔全息图的计算中,用少量的三角函数、平方运算和大量的四则运算代替原来大量的三角函数和平方运算,减少了全息图的运算量.实验表明,采用该算法后全息图的计算速度提高了9倍以上.     

单波长编码计算机制彩色彩虹全息图的研究

提出计算机制三维物体彩色全息图的新方法.通过理论分析表明,在满足一定的条件下,三个不同原色的点光源所产生的全息图光栅结构和距全息图不同距离的三个同色物点的光产生的全息图光栅结构是等价的.根据这一原理并参照彩虹全息技术,研究了物体三原色信息光分布的编码方法和全息图的算法,用单波长计算实现彩色全息图的制作,同时,较为完满地解决了全息图叠加和色串扰问题.实验结果证明了该方法的可行性及有效性.     

无透镜夫琅和费型计算机彩虹全息图

本文提出一种新的计算机彩虹全息图,即无透镜夫琅和费型计算机彩虹全息图,介绍了它的基本原理及物体光波的数学描述,并以彩虹全息图的信息量出发,讨论了一般计算机彩虹全息图信息量的冗余度及减少冗余信息量的方法.最后给出了无透镜夫琅和费型计算机彩虹全息图的实验结果.     

浅谈全息图的复制

简要介绍了将原全息图再现和接触复制法两种全息图复制的原理与方法.进一步采用接触复制法的方法,利用激光作为光源进行了全息图的复制实验研究.实验结果表明复制的全息图再现像图像比较清晰,层次分明.     

数字全息图变频采样研究

根据Whittaker-Shannon抽样定理,对菲涅耳全息图进行变频率采样,保证整个全息图各部分采样频率为该处相应空间频率的两倍,从而完全消除数字全息图由于采样冗余而带来全息图的信息冗余.并且,对变频采样后的全息图进行线性插值恢复即可获得良好的再现像质.实验和理论均证明了该方法的有效性和可行性,为全息图的信息存贮与传输提出一条新的思路.     

全息透镜用于彩色胶片全息高密度存储

本文提出一种利用全息透镜实现彩色胶片全息高密度存储的方法。用红、绿、蓝三基色激光分别记录三个焦距相同的全息透镜,用三个全息透镜依次用三基色波长记录胶片的傅氏全息图,用原参考光照明再现,可合成彩色像。     

Composite vortex beams by coaxial superposition of Laguerre–Gaussian beams

We propose the generation of novel composite vortex beams by coaxial superposition of Laguerre–Gaussian (LG) beams with common waist position and waist parameter. Computer-generated holography by conjugate-symmetric extension is applied to produce the holograms of several composite vortex beams. Utilizing the holograms, fantastic light modes including optical ring lattice, double dark-ring and double bright-ring composite vortex beams etc. are numerically reconstructed. The generated composite vortex beams show diffraction broadening with some of them showing dynamic rotation around beam centers while propagating. Optical experiments based on a computer-controlled spatial light modulator (SLM) verify the numerical results. These novel composite vortex beams possess more complicated distribution and more controllable parameters for their potential application in comparison to conventional optical ring lattice.     

Two-dimensional nonlinear beam shaping

We develop a technique for two-dimensional arbitrary wavefront shaping in quadratic nonlinear crystals by using binary nonlinear computer generated holograms. The method is based on transverse illumination of a binary modulated nonlinear photonic crystal, where the phase matching is partially satisfied through the nonlinear Raman-Nath process. We demonstrate the method experimentally showing a conversion of a fundamental Gaussian beam pump light into three Hermite-Gaussian and three Laguerre-Gaussian beams in the second harmonic. Two-dimensional binary nonlinear computer generated holograms open wide possibilities in the field of nonlinear beam shaping and mode conversion.     

Influence of light polarization on the diffraction efficiency of TIR holograms

Normally when forming a TIR hologram two interference gratings are stored in the recording medium. The object beam interferes with the incoming and with the reflected reference beam. An appropriate selection of the polarization orientations of the interfering light beams leads to the suppression of one of the grating systems. Even to reconstruct TIR hologram it is not all the same in which orientation the reconstructing laser beam is polarized. With the proper selection of the polarization orientations of the forming and reconstructing laser light the diffraction efficiency for TIR holograms can be optimized.     

偏振全息光栅衍射光场的理论分析

利用介质的光致各向异性和可记录偏振全息光栅,从偏振全息的透射琼斯矩阵出发,运用傅里叶展开法,对记录光不同的偏振态组合情况下,衍射光场的可能出现的衍射级次及其偏振特性进行了理论分析.并以甲基橙掺杂聚乙烯醇膜为例,对各阶衍射光的衍射效率进行了理论计算.     

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     

偏振全息光栅衍射光场的理论分析

利用介质的光致各向异性和可记录偏振全息光栅,从偏振全息的透射琼斯矩阵出发,运用傅里叶展开法,对记录光不同的偏振态组合情况下,衍射光场的可能出现的衍射级次及其偏振特性进行了理论分析.并以甲基橙掺杂聚乙烯醇膜为例,对各阶衍射光的衍射效率进行了理论计算.     

彩色全息图的计算机产生和数字再现

提出了一种基于色彩合成以及菲涅尔衍射原理,用计算机产生全息图并用数字方法再现彩色全息图的方法。该方法的第一步是将物体的彩色RGB图像分离为三基色强度图,再利用博奇编码的方法制成修正离轴参考光分色计算机全息图;第二步是分别对分色全息图在频域进行调制以实现用原参考光真实再现原始物光波。通过滤波消除零级衍射及共轭像的影响,获得了所需要的实像并提高了像质。提供的实验是选用一幅RGB图像作为原始物体,给出了用博奇编码法制成的全息图以及最后经色彩合成获得的再现像。结果表明,该方法能使各分色全息图的再现像准确重合,解决了在色彩合成时容易出现的色串扰问题。     

Direct current balancing algorithm for FLCOS binary phase holograms

The need for DC balancing phase pixels in ferroelectric liquid-crystal-on-silicon spatial light modulators leads to control schemes that limit their use in beam steering applications where a continuous display of a routing hologram is required. By analyzing the phase redundancy in binary phase holograms, a new DC balancing algorithm has been developed that allows more general beam splitting and multiple beam steering functions. The theoretical derivation of the algorithm and experimentally measured properties of the optical beams are presented and discussed.     

Characteristics of fourier phase holograms recorded on photopolymers

The results of the investigation of recording Fourier phase holograms on a self-developing photopolymer photosensitive in the range λ=400–515 nm are presented. It has been found that, due to the transient energy transfer between the beams, noise gratings are recorded, and a corresponding sharp reduction in the signal-to-noise ratio occurs, while the diffraction efficiency of the hologram as a whole remains relatively high (above 50%). It has been found that the noise-grating recording can be substantially suppressed by increasing the intensity of the reference beam relative to the intensity of the object beam. In this way, the signal-to-noise ratio has been considerably improved for Fourier holograms of binary phase masks: at a reference to object beam intensity ratio R=26, Fourier phase holograms are recorded with a diffraction efficiency η=15% and signal-to-noise ratio N=20 dB.