全息照相原理及應(yīng)用

1、引言我們看到的世界是三維的、彩色的，這是因?yàn)槊總€(gè)物體發(fā)射的光被人眼接受時(shí)，光的強(qiáng)弱、射向和距離、顏色都不同。從波動(dòng)光學(xué)的觀點(diǎn)看，是由于各物體發(fā)射的特定的光波601948全息、彩虹全息及合全息；第四階段是當(dāng)前所致力的方向，就是白光記錄全息圖。1全息照相的原理全息照相是一種二步成像的照相技術(shù)，它利用物光和參考光在感光膠片上進(jìn)行干涉疊加形成全息照片，在運(yùn)用衍射原理使之再現(xiàn)，因此全息照相的過程包括全息記錄和全息再現(xiàn)兩個(gè)過程。全息記錄圖全息記錄1形成干涉條紋。設(shè)物光波：U x,y=A x,ye1x,y00參考光波：URx, y=ARx,ye2x,y式中 A , A0R成光波為：2,1分別為物光波參考光波

2、的振幅和初相位。當(dāng)兩束光波發(fā)生干涉，其合河北大學(xué) 2013 屆本科生學(xué)年論文（課程設(shè)計(jì)）U x, y=U x,y+Ux,y0RIx,yUx,yUx,y* U x,yUx,yU x,yUx,0R0R A x,y2 x,y2 x, yAx,yei +x, yAx,yei 12120R0R0R= A x,y2 A0 x,y2 2A0 x, yARx, ycos1 2第三項(xiàng)是干涉項(xiàng)它使光強(qiáng)在感光板上產(chǎn)生明暗相間的條紋。干涉條紋的反襯度記錄了物光波的振幅分布，干涉條紋的幾何特征記錄了物光波的相位特征。2全息再現(xiàn)圖全息再現(xiàn)感光板記錄的并不是物體的幾何圖形，而是物光波的振幅和相位的全部信息的不規(guī)則的干涉圖樣

3、。必須用一個(gè)與參考光束相同的光波（即再現(xiàn)光）去照射全息圖，才能看到所照射物體的全息像。再現(xiàn)過程如下：設(shè)再現(xiàn)光復(fù)振幅分布為U x, y，全息圖的振幅透過率為t x, y=t TI x, y，則透R0過全息圖的光場為：U x, yURx, yx, y 0TAR2A eiR+TA2R2A0TA1R12 Aei 0TA1R12 Aei2202 13 PAGE PAGE 9由上式可知透過全息圖片的光波由四項(xiàng)內(nèi)容組成。3第一項(xiàng)是被衰減的再現(xiàn)光，透過全息圖形成背景光，是零級(jí)衍射波。第二項(xiàng)是再現(xiàn)光方向上的透射光，但由于 A0一般較 AR小很多，因此此項(xiàng)可以忽略。第三項(xiàng)是一級(jí)衍射波，是一衰減的和原物光波完全相同

4、的波面，為光波的準(zhǔn)確再現(xiàn)， 逆著光波可以看到一逼真的立體圖像，此像為虛像。第三項(xiàng)是-1 級(jí)衍射波所形成的與初像共軛的全息實(shí)像。這樣就可以看到衍射光形成的兩個(gè)全息像，一實(shí)一虛。所看到的景物具有立體感，猶如現(xiàn)實(shí)中的物體一樣。河北大學(xué) 2013 屆本科生學(xué)年論文（課程設(shè)計(jì)）3全息圖的特點(diǎn)全息照相的原理決定了它有以下特點(diǎn)：錄了振幅，得到的是二維平面圖像。因?yàn)槿⒄障噙^程中，物面和像面之間是點(diǎn)面對(duì)應(yīng)的關(guān)系。形成的全息照片中每 一個(gè)局部都包含了物體各點(diǎn)的信息?；パa(bǔ)干擾的出現(xiàn)不同的圖像。愈大，反之愈暗。會(huì)出現(xiàn)放大或者縮小。4全息照相應(yīng)用42060藥、藝術(shù)、商業(yè)、及軍事等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。4制作全息光學(xué)元件

5、全息光柵最簡單的全息圖是兩個(gè)平面光波相干疊加而得到的全息圖，這種全息圖是一組平行等間距的直條紋，它與刻劃光柵可起相同的作用，故稱全息光柵。條紋的疏密與兩束光之間的夾角有關(guān)，只要改變夾角，就可以得到不同光柵常數(shù)的光柵。全息光柵制作方法簡單、成本低；美譽(yù)周期性誤差，雜散光少，對(duì)環(huán)境要求低。全息濾波片用夾角接近，且垂直于記錄介質(zhì)表面的兩平面波相干疊加制得的全息圖就是一張濾光片。當(dāng)某復(fù)色光入射時(shí)，只有滿足布喇格衍射條件的某波長的光才能再現(xiàn)出來，從而起到濾光作用，單波半寬度較干涉濾光片窄。全息透鏡用兩球面光波，或者一平面光波和一球面光波相干疊加所制得的全息圖就是一個(gè)全息透鏡。這種全息圖的透鏡作用，類似于

6、菲涅耳波帶片的作用。全息掃描器可以由照相得到，但大多數(shù)情況下有計(jì)算機(jī)產(chǎn)生。通常是把一記錄介質(zhì)分割成若干等分，每一部分都是按所需要的兩束相干光疊加而得到全息圖。再現(xiàn)時(shí)，用一束已知的光照射全息圖，同時(shí)按一定規(guī)律移動(dòng)這個(gè)全息圖，就會(huì)在預(yù)定的位置得到再現(xiàn)光而且隨著全息圖的移動(dòng)，再現(xiàn)光的方向不斷改變著，所以把它叫作全息光偏析器。全息存儲(chǔ)5全息存儲(chǔ)是利用全息照相的技術(shù)原理來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄的。這一概念是 Dennis Gabor 19841000TB2TB，相當(dāng)于全息存儲(chǔ)的“立方體糖塊”的一個(gè)小碎片所提供的存儲(chǔ)能力。全息存儲(chǔ)技術(shù)將可成（1）全息存儲(chǔ)具有存儲(chǔ)容量大的優(yōu)勢。 （2）全（3）全息存儲(chǔ)5河北大學(xué) 20

7、13 屆本科生學(xué)年論文（課程設(shè)計(jì)）具有數(shù)據(jù)讀取速率高和可并行讀取的特點(diǎn)。近年來隨著光電技術(shù)和器件的發(fā)展，全息存儲(chǔ)的理論和方法的發(fā)展使這項(xiàng)技術(shù)日趨成熟，但是全息圖的壽命問題仍有待解決。全息干涉測量6全息干涉測量設(shè)備方面主要發(fā)展有 （1）YSCI（2）SPQ-1（3）4）息光柵精密測試系統(tǒng)。6顯示全息該技術(shù)在激光透射全息圖片的基礎(chǔ)上制作各種類型的全息圖片，如白光透射、反射全7息圖片等，這些圖片可用于投影、室內(nèi)裝修、舞臺(tái)布景、建筑等； 再如以動(dòng)態(tài)顯示的全7X3DCAD3D模壓全息把全息圖片壓印到一定的材料上，用白光再現(xiàn)時(shí)，可以得到色彩艷麗而逼真的三維圖像。模壓全息的制作過程分為三個(gè)階段:激光攝制原片全息圖；電成型制金屬模板；模壓復(fù)制。8模壓圖片技術(shù)含量高，并帶有保密性，可以防止復(fù)制，將全息防偽標(biāo)志記錄、存儲(chǔ)或轉(zhuǎn)移到護(hù)照、信用卡、及化妝品、酒類、家電等產(chǎn)品上可以起到防偽作用。5結(jié)論本文介紹了全息照相的原理及其應(yīng)用，隨著科技的進(jìn)步，全息照相在不斷向前發(fā)展。在不久的將來，全息照相能為人們的生活帶來更加豐富的體驗(yàn)。把全息干涉計(jì)量術(shù)與計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)相結(jié)合，借助光電圖像傳感器、大孔徑面陣CCD 器件和小型化的脈沖固體激光器等先進(jìn)設(shè)備的出現(xiàn)，發(fā)展系統(tǒng)化、智能化、小型化的全息干涉計(jì)量裝置將是未來全息干涉計(jì)量術(shù)的發(fā)展方向。彩斑斕。信全息術(shù)會(huì)走向一個(gè)越來越成熟的階段，使我們的生活色河北大學(xué) 2013