彩虹全息的发展与应用
一步彩虹全息PPT
导师：张子云
一、全息术的发展 英籍匈牙利科学家丹尼斯· 盖伯 (Dennis Gabor)发明了全息术 1961～1962年，E.N.利思等人对 伽柏全息图进行了改进，引入" 斜参考光束法"一举解决了"孪生 像"问题，用氦氖激光器成功地 拍摄了第一张实用的激光全息图 1969年本顿(Benton)发明了二步 彩虹全息术，掀起以白光显示 为特征的全息三维显示新高潮。 hsuan chen和F.T.S.Yu提出的一 步彩虹全息 Stephen Benton - Pioneer of modern holography
四、彩虹全息实验 彩虹全息实验一
实验编 号 曝光时 间 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
120s 130s 140s
150s 160s 170s 180s 190s 200ss 210s
实验结 果
差
良
良
优
优
优
良
良
良
差
在当前实验参数下，肉眼观察显示150s左右拍摄的全 息图效果最佳，且从120s到150s，全息图再现像质量 递增；而从170s到210s，全息图再现像质量递减。
彩虹全息
一步彩虹全息
和
二步彩虹全息
的比较：
1）一步彩虹全息制作简单，噪声小，但视场较小； 2）二步彩虹全息制作复杂，噪声较大，但视场大。
彩虹全息图的特点： 1）可以用白光再现； 2）再现像呈现彩虹状的彩色，但再现像的色彩与原物体的 色彩无关，而仅与再现照明光包含的波长组分有关。 例如：用白炽灯照明和用日光灯照明，得到的彩虹效 果有很大差异。 3）彩虹全息属于假彩色全息。
五、总结
• 彩虹全息是一种用途广泛的全息术，目前已经广泛的 应用于产品包装，商标的印刷，以及办公多媒体。然 而彩虹全息至今的应用仍局限于实验室和部分工业方 面，在民用方面仍然需要很长时间的发展，这源于彩 虹全息对实验环境的要求较高，需要稳定的实验平台 ，相干性较好的光源，需要避免实验过程中杂光的干 扰，所以目前彩虹全息还是激光记录，白光照明再现 。学界一直在寻求白光记录，白光再现的方法，相信 随着科研人员的不懈努力，彩虹全息技术会有新的突 破。当然我们也明白，彩虹全息的问题远远没有讨论 完，依然有许多复杂的问题有待我们去发现和解决。 这也是科学让我们为之着迷的秘密所在。
一步彩虹全息PPT
全息图不过是一个记录了物体光波振幅和位相信息的复杂光栅，
光栅条纹的位置编码了物体光波的位相 0 x, y， 光栅的反衬度码
了物体光波的振幅 O0 x, y，这样一来就将物体的位相信息记录到
了全息干板上。
三、彩虹全息术
1、什么是彩虹全息术？
彩虹全息是利用记录
时在光路的适当位置
加狭缝，再现时同时
一步彩虹 全息实验
导师：张子云
一、全息术的发展
英籍匈牙利科学家丹尼斯·盖伯 (Dennis Gabor)发明了全息术
1961～1962年，E.N.利思等人对 伽柏全息图进行了改进，引入" 斜参考光束法"一举解决了"孪生 像"问题，用氦氖激光器成功地 拍摄了第一张实用的激光全息图
1969年本顿(Benton)发明了二步 彩虹全息术，掀起以白光显示
彩虹全息
用激光拍摄 激光
O S
记录
R
S’
z
L
通过激光干涉记录下物体的振幅 信息和物体的位相信息
O’ H
彩虹全息 用白光再现（共轭光）
R2* (白光)
H2 彩 虹 像
再现
红 黄绿 蓝紫
狭缝像
彩虹全息实验平台
图片说明： (1) He-Ne激光器控制器；(2) He-Ne激光器：632.8nm， 1.5mW，含电源；(3) 衰减器；(4) 半透半反镜；(5) 反射镜； (6) 双凸透 镜：Φ40mm，f150mm；(7) 扩束镜系统：40倍扩束镜，15um真空滤波
伪世 造界 的上 钞最 票难
2、彩虹全息多媒体平台
2014年BBAMS音乐盛 典上实现了已故巨星迈
克尔·杰克逊 （MichaelJackson）在 舞台上的表演，据闻也 是应用了这种技术，取
全息技术的发展历史及其应用前景
全息技术的发展历史及其应用前景Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT全息技术的发展历史及其应用前景整理By：标准时间3本文主要介绍全息技术的工作原理、发展历史及应用前景。
1.全息技术的工作原理全息技术利用了光的干涉原理来记录物光波并利用光的衍射原理来再现物光波，因此其工作过程主要分为全息记录和全息图的再现。
本文以激光全息照相为例说明其工作原理。
全息记录全息记录利用了光的干涉原理，因此要求记录的光源必须是相干性能很好的激光。
图1-1是拍摄全息照片的光路图。
由激光器发出的激光束，通过分束镜(Beam splitter)分成两束相干的透射光和反射光：一束光经反射镜Mirror1反射，扩束镜Lenses1扩束后照射到被拍摄物体上，再从物体投向照相底片(Film)上，这部分光称为物光（Object beam）。
另一束光经反射镜Mirror2反射，扩束镜Lenses2扩束直接照射到底片上，称为参考光（Reference beam）。
由于同一束激光分成的两束光具有高度的时间相干性和空间相干性，在照相底片上相遇后，形成干涉条纹。
由于被摄物体发出的物光波是不规则的，这种复杂的物光光波是由无数的球面波叠加图1-1 拍摄全息照片而成的，因此，在全息底片上记录的干涉图样是一些无规则的干涉条纹，这就是全息图。
全息图的再现全息图的物像再现过程就是光的衍射过程。
一般采用拍摄时所用的激光作照明光，并以特定方向或与原参考光相同的方向照射全息图片，就能在全息图片的衍射光波中得到0级衍射光波和±1级衍射光波（如图1-2所示）。
图1-2中，把拍好的全息照片放回底片架上，遮挡住光路中的物光，移走光路中的被拍物体，只让参考光照在全息图片上。
这样在拍摄物体方向可看到物的虚像，在全息照片另一侧有一个与虚像共轭的对称实像（不易观察到），这是最简单的再现方法。
2.全息技术的发展历史全息照相技术是1948年英国科学家丹尼斯?伽伯(Dennis Gabor)为改善电子显微镜成像质量提出的重现波前的理论，并因此获得了诺贝尔奖。
全息技术的原理、分类详解、应用领域、发展历史及其未来发展趋势
全息技术的原理、分类详解、应用领域、发展历史及其未来发展趋势目录一、什么是全息投影 (1)二、全息技术的原理 (2)三、全息投影分类 (4)四、全息技术的应用 (16)五、3D全息投影之幻影成像系统介绍 (23)六、3D全息投影价格是多少： (29)七、发展历史及其未来趋势 (29)一、什么是全息投影全息投影技术是近些年来流行的一种高科技技术，它是采用一种国外进口的全息膜配合投影再加以影像内容来展示产品的一种推广手段.它提供了神奇的全息影像，可以在玻璃上或亚克力材料上成像。
这种全新的互动展示技术将装饰性和实用性融为一体，在没有图像时完全透明,给使用者以全新的互动感受,成为当今一种最时尚的产品展示和市场推广手段。
全息投影设备包括:全息投影仪，全息投影幕,全息投影膜，全息投影内容制作等。
航天科工数字展示事业部提供3D 全息投影成像系统项目策划、3D全息投影成像展示内容制作、3D全息投影成像息设备集成、3D全息投影成像系统安装调试、3D全息投影成像技术支持等，很高兴和朋友们一起研究、探讨3D 全息投影的相关技术，137 **** **** 刘工QQ：594353024 航天科工系统仿真数字展示事业部。
二、全息技术的原理全息投影技术是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的记录和再现的技术.其第一步是利用干涉原理记录物体光波信息，此即拍摄过程：被摄物体在激光辐照下形成漫射式的物光束；另一部分激光作为参考光束射到全息底片上，和物光束叠加产生干涉，把物体光波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度,从而利用干涉条纹间的反差和间隔将物体光波的全部信息记录下来。
记录着干涉条纹的底片经过显影、定影等处理程序后，便成为一张全息图，或称全息照片;其第二步是利用衍射原理再现物体光波信息,这是成象过程：全息图犹如一个复杂的光栅，在相干激光照射下，一张线性记录的正弦型全息图的衍射光波一般可给出两个象，即原始象（又称初始象）和共轭象.再现的图像立体感强，具有真实的视觉效应.全息图的每一部分都记录了物体上各点的光信息，故原则上它的每一部分都能再现原物的整个图像，通过多次曝光还可以在同一张底片上记录多个不同的图像，而且能互不干扰地分别显示出来。
彩虹全息纸、专版全息纸的制作及应用
书山有路勤为径；学海无涯苦作舟
彩虹全息纸、专版全息纸的制作及应用
环保型的彩虹全息纸、专版全息纸，自上市以来成为包装市场的亮点，深受烟草行业客户的欢迎。
本文就彩虹全息纸、专版全息纸的防伪特性、生产过程、技术指标、产品规格以及市场应用作简略的介绍。
一、防伪特性
防伪就是指防止以欺骗为目的，未经所有权人准许而进行仿制或复
制的措施。
彩虹全息纸、专版全息纸由于采用了大视场全息制版技术和其他全息制版技术相结合，加之制作过程复杂，因而防伪力度特别强，不易被仿制。
二、生产过程
彩虹全息纸、专版全息纸的生产过程较为复杂，一般要经过模压彩
虹全息专版制作、投料、模压、配料、涂布、镀膜、复合、固化、剥离、分切等工艺制作过程。
1．彩虹，专版全息版制作
制作彩虹、专版全息版要用到2D/3D彩虹全息、大视场全息等制版
技术，一般也要经过模型制作、光刻感光版、激光全息照相和电铸制版等过程。
2．投料
按照生产计划，选择符合要求的薄膜/纸进行投料。
3．模压
用模压彩虹、专版全息版在模压机上对薄膜进行模压加工，将全息
图热转移到薄膜上，产生彩虹全息效果。
在这过程中要控制好温度、压力，井调节好运行张力。
专注下一代成长，为了孩子。
全息术的发展简史
全息术的发展简史及现代应用摘要：本文简要概述了全息术的发展过程及其主要发展阶段，进而列举出全息术几项主要的现代应用。
关键词：全息术、干涉、衍射、记录、再现、应用引言：全息术也称全息照相，它是利用光的干涉和衍射原理，将物体反射的光波以干涉条纹的形式记录下来，并在一定条件下使其再现，形成与原物体逼真的三维象，简单来说就是“干涉记录，衍射再现”。
全息术具有三维性、不可撕毁性、再现象的缩放性、信息量大等特点，广受社会各界的欢迎。
短短几十年，全息技术意渗透社会生活的各个领域并被广泛应用于近代科学研究和工业生产中。
本文主要介绍全息发展的四个主要阶段以及现代应用中的几个方面。
全息术的四个发展阶段1.1阶段一汞灯作光源，同轴全息图全息照相技术是英籍匈牙利科学家丹尼斯·盖伯（Dennis Gabor）最先提出想法并发明的。
1947年他从事电子显微镜研究，而当时由于电子透镜的像差比光学透镜要大得多，限制了分辨率的提高。
针对这一问题，1948年盖伯提出一种用光波纪律物光波的振幅和相位的方法——波前重建，即全息术，并用实验证实了这一想法，并制成第一张全息图。
从那时起到20世纪50年代末期，全息照相都是采用汞灯作为光源，是所谓的同轴全息图，它的±1级衍射波是分不开的，这是第一代全息图。
此阶段是全息术的萌芽时期，这时期的全息图存在两个严重问题，一个是再现的原始象和共轭像分不开，另一个是光源的相干性太差。
因此，这十几年间全息术的进展较为缓慢。
1.2阶段二激光记录，激光再现，离轴全息图1960年激光的出现，提供了一种高相干性光源。
1962年美国科学家利思（Leith）和乌帕特尼克斯（Upatnieks）将通信理论中的载频概念推广到空域中，突出离轴全息术，就是用离轴的参考光与物光干涉形成全息图，再利用离轴的参考光照射全息图，使全息图产生三个在空间互相分离的衍射分量，其中一个复制出原始物光。
这样，就产生了激光记录、激光再现的第二代全息图。
彩虹全息的发展与应用
Dennis Gabor
• 1948年：英籍匈牙利科学家Gabor发明全 息术，获诺贝尔物理学奖。
• 1962年：美国科学家Leith、Upatnieks和 Denisyuk分别发明了离轴全息和反射全息， 实现了三维物体的波前再现。
• 1962-1969：围绕降低成本，实现明亮的白 光再现全息图掀起了第一轮显示全息研发 高潮，出现了第一批热衷于显示全息的科 学家、工程师和艺术家。
虹光 息虹虹虹虹虹
全防 术全全全全全
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其
方
用发 应
分
法
展用
类
发
彩虹全息
•
彩虹全息是一种
用白光再现的全息，
特点是再现像的色彩
随观察角度而变化有
如虹一样，故称彩虹
全息。
彩虹全息拍摄方法
分二步： • 用普通方法拍摄一张透射全息图，以此全
息图作为物； • 用一束逆平行于原始参考光的光再现实像，
• 2）彩虹全息图的应用
由于全息图的色块组 合是随机编码的，即使同 一设备也难制出完全相同 的全息模板，因此彩虹全 息图像已广泛应用制作防 伪标签，也可将全息图直 接转印到纸品上，现已广 泛用于票证，商标，信用 卡等商品的防伪上。
• 3）彩虹全息防伪的发展
•
我国将激光全息技术用于防伪始于80年代，
• 3）第三代加密全息图像防伪技术
1.激光阅读 2.光学微缩 3.低频光刻 4.随机干涉条纹 5.莫尔干涉加密
• 4）第四代激光全息防伪技术
1.组合全息图 2.真三维全息图
彩虹全息研究应用
• 1）彩虹全息纸、专版全息纸
二元光学元件在彩虹全息拍摄中的应用
二元光学元件在彩虹全息拍摄中的应用彩虹全息是一种非常具有特色的全息技术，它涉及到二元光学元件的应用。
二元光学元件是一种特殊光学元器件，其特点是可以对光的偏振状态进行控制。
在彩虹全息的拍摄中，二元光学元件的应用非常重要。
本文将从二元光学元件的基本原理、彩虹全息的基本原理、二元光学元件在彩虹全息拍摄中的应用等方面进行阐述。
1.二元光学元件的基本原理二元光学元件是一种光学偏振元件。
它的主要作用是改变入射光的偏振状态。
二元光学元件有许多种，其中最常见的是偏振分束器和偏振棱镜。
偏振分束器是一种通过将输入的线性偏振光分为两个互相垂直的线性偏振光的光学元件。
偏振棱镜是一种具有两个不同折射率的折射晶体组合而成的光学元件。
它可以将线性偏振光分解成两个正交偏振光，或将正交偏振光合成为线性偏振光。
2.彩虹全息的基本原理彩虹全息是一种把被拍摄物体的光场记录下来的全息技术。
在彩虹全息的拍摄过程中，先用激光把被拍摄物体的光场记录到全息底片上。
然后再用激光照射全息底片，这时可以看到被拍摄物体的三维立体影像。
而在全息底片上，由于记录了被拍摄物体的全息图像，因此在照射全息底片时，会因衍射效应而形成一彩虹光芒。
这就是彩虹全息的基本原理。
3.二元光学元件在彩虹全息拍摄中的应用在彩虹全息的拍摄中，二元光学元件有着非常重要的应用。
其主要作用有以下几点：(1)控制光的偏振状态。
由于彩虹全息需要记录入射光场的全部信息，而这个入射光场的偏振状态是比较重要的。
因此，在彩虹全息的拍摄过程中，需要使用二元光学元件将入射光的偏振状态进行控制，以保证全息图像的质量和准确度。
(2)抑制全息图像的显色。
在全息底片上，由于衍射效应的影响，会产生一定的显色效应。
这会影响到彩虹全息的观察效果。
在这种情况下，可以通过使用二元光学元件，将全息底片上的显色效应进行抑制，以获得较好的观察效果。
(3)提高全息图像的分辨率。
在全息底片上，由于衍射效应的影响，容易使全息图像的像质变得模糊。
彩虹全息图
全息技术研究天
全息元件
多功能化
智能武器
智能机器人
全 息
全息检测
无损检测 （用于工程领域）
全息显示
立体图画
全息动画
全息电影
模拟军事演习
全息存储
1
第九章
第1节
引言
全息显示
假彩色显示 真彩色显示
合成全息显示
全息图像显示方法
激光记录，激光再现 激光记录，白光再现(全息显示主要研究内容之一)
3
概念 回放
白光再现反射全息
—— 丹尼苏克 全息图
Denisyuk hologram
记 录 光 路 H
Laser
仅当
再现像 特点 λ=λ0 时 满足 布喇格条件
白光
H
4
单 色 像
白光再现反射全息
属性
反射型 体积全息图
记录条件
激光记录
选择反射率较高的物体
干板胶面朝向物体
物体尽量靠近干板
再现照明条件
白光照明再现
再现像特点
单色再现像，波长与记录波长相同
用 途
白光反射全息技术是实现 彩色全息 的重要基础
5
像面全息
方法一 —
概念 回放
透射型
R O’
透镜成像法（一步法）—
L
记录
O
H C=白光 O’
再现
原光路再现
H
6
概念 回放
像面全息
方法二 无透镜法（二步法）
记录
第1步 记录菲涅耳全息图 用平行参考光
移动观察位置，依次看到不同波长的像，不再
会出现色模糊，于是达到了白光再现的目的。
彩虹全息纸、专版全息纸的制作及应用(下)
书山有路勤为径；学海无涯苦作舟
彩虹全息纸、专版全息纸的制作及应用（下）
六、激光全患防伪技术在烟包印刷中的应用与展望1、烟包防伪概况
相对于一般产品应用的防伪技术而言，烟包对防伪技术有更高的要求。
从应用来看，卷烟生产企业一方面在包装材料的生产过程中掺人具有防伪特性的物质，另一方面是印刷过程中采用防伪印刷技术。
而激光全息和油墨防伪则为其中最常用的防伪技术。
用于烟包的全息产品主要有激光全息防伪标识、激光全息包装材料和激光全息烫印材料。
使用全息图，不仅增强了品牌知名度和客户的信誉，而且创造了一
种富有吸引力的抢眼的包装。
目前，在卷烟包装上使用激光全息的主要类型有：一次性全息防伪标识、全息防伪拉线、全息烫印、透明全息膜、全息防伪热收缩膜、全息转移纸等。
另外，将三维全息技术与二维印刷技术完整地结合起来用于卷烟包装印刷的整体设计，也将是卷烟包装发展的一个趋势。
2、激光全息防伪标识
我国的激光全息防伪标识多以激光全息图作为载体，融合了动态全
息技术、多通道(同位异像)技术、2D/3D技术、点阵全息技术、光化浮雕技术、微缩加密技术和机器识别技术等多种防伪技术，综合防伪标识已于1997年通过了国家烟草总局主持的成果鉴定。
近年来，我国在加密信息的隐藏、防复制技术、透明激光全息、激光全息烫印、激光全息与数码防伪技术的结合等方面取得了新的成果。
要特别强凋的是，在卷烟包装(包括条包和小包)上使用的激光全息
防伪标识必须具有“一次性使用”的特性，也就是说，粘贴在卷烟包装上
专注下一代成长，为了孩子。
全息投影技术的发展与应用
全息投影技术的发展与应用随着科技的不断进步，全息投影技术正逐渐成为人们关注的热点。
不论是在电影、音乐、教育、商业等领域，全息投影技术的应用都逐渐渗透进人们的生活当中。
一、全息投影技术的发展历程全息投影技术源于19世纪末期的光学研究，但真正的全息投影技术代表是1952年诞生的。
随着时间的推移，全息投影技术得到了大力的推广和发展。
从最初只能制造单色平面全息图像的阶段，到能够制造彩色平面全息图像，再到今天的全息投影立体图像，全息投影技术在科技领域中的地位越来越高。
二、全息投影技术的原理全息投影技术主要利用光波的干涉和衍射原理进行图像投影，以及人眼感知的三维立体视觉效果来形成像真实物体一样的投影图像。
其实是利用激光束的相干特性，把光电信息变成干涉图样，储存一些特定光学信息，并通过透明介质呈现出来的技术过程。
三、全息投影技术的应用领域在电影领域，全息投影技术为电影界带来创新性的视觉表现，能够呈现更为真实的视觉效果。
在音乐领域，全息投影技术也被广泛使用，例如在演唱会中，全息投影技术能够让观众感受到现场演出的震撼。
在教育领域，全息投影技术也有广泛的应用。
其中，最具代表性的应用是3D投影课堂，它能够为学生带来更加真实的情境感受，使得学习变得更加生动和有趣。
在商业领域，全息投影技术的应用更是多种多样。
例如在商品展示上，可利用全息投影呈现出更加炫酷的样式，从而提高了商品的曝光量和销售量。
四、全息投影技术的未来随着科技的不断发展，全息投影技术也在不断推陈出新。
未来，全息投影技术将会更加便携和实用，也会涵盖更多的应用场景，如医学、建筑等领域。
同时，全息投影技术也将会更加贴合用户的需求，成为一个更加重要和不可或缺的新兴行业。
总之，全息投影技术的发展将会越来越快速，不仅能够构建出更加丰富、真实的视觉体验，也会对人们的生活和工作带来极大的改变和提升。
彩虹全息
Rainbow Hologram 彩虹全息图
全息图通过一狭缝记录，在观察再现像时，仿佛也是通 过狭缝去看。 如果再现波长不同于记录波长，由于引入了放大效应， 再现出的波就显得好像是来自一个位移了的缝。
如果用白光再现，再现出的波好像是通过许多位移了 的缝看到的物体，每个缝的像有不同的波长（颜色）。
R2* (单色光）
再现
H2
S’
在观察再现时，仿佛也是通过狭缝去看。
Two-Step Rainbow Holography 二步彩虹全息
用白光再现（共轭光） R2* (白光)
H2
红 黄绿 蓝 紫
彩 虹 像
再现
狭缝像
一步彩虹全息图
1978年杨振寰等人发明了一步彩虹全息摄 影技术。彩虹全息图实质上也是一种像面 全息图。不同的是拍摄一步彩虹全息图时 在物和干版之间加一个狭缝，并且透镜成 的实像可以离开干版一段距离，所以再现 立体效果比像面全息图要强一些。可使狭 缝紧靠透镜，取铅直方位。缝宽没有严格 限制，可在０.５～８ｍｍ之间选择。
世界上最难伪造的钞票
• 面额：20英镑 国家：英国 最新版20英镑面值的钞票有一个显著的全息条。 一旦将钞票倾斜，全息条上的图像能在英镑标志 和数字"20"之间来回转换。
彩虹全息图
白光显示周视全成彩虹全息
演全 唱息 会投
影 打 造 的
初 音 未 来
——
一步彩虹全息图拍摄光路
两步法和一步法彩虹全息比较
• 二步法优点： 记录全息图的观察范围比较大，采取合适
的记录光路有较大的能量利用率 缺点：二步记录制作过程比较烦琐， 全息图的噪声较大
7.3各种全息图及其应用
1)、透射型体积全息图
记录：
O
O’
再现：
R
观察
C=R
有何特点 ？？？
透射型体积全息图特点：
记录 物光和参考光在全息干板同侧 再现 照明光与观察者在全息图两侧
干涉条纹趋向： 垂直于全息图表面 敏感点 对角度特别敏感
可实现多重像的存储： 记录时对不同目标物采用不同角度入射的参考光，白 光再现时改变照明光的入射角度，得到多重像的再现。
1） 全息干涉计量
✓全息干涉计量是全息应用的一个重要领域； ✓物体信息包含在物光波前中，由于全息术可以记录并再现
出物光波前，这使得我们有可能用一个标准波前与一个变形 物体产生的波前相比较，从而实现干涉测量。
✓全息干涉可以测量透明或不透明的物体，甚至三维的漫反
射表面，还可以由表面的变化检测物体内部的缺陷，实现材 料无损检验。
体全息存储
数据写入
数据读取
彩色全息
记录和再现彩色三维物体全息像的全息图！
✓三原色扩束激光和从物体反射 的三原色光在同一张全息干板上 记录下三张全息图，分别由红、 绿、蓝三个波长干涉而成。
✓彩色全息图用白光再现时，可 再现出三种颜色的全息像，在反 射光方向观察者可观察到真彩色 的全息像。
含有三原色的 扩束激光
➢相位全息图(Phase Hologram)
定义：衍射效应起因于位相调制， 而不是振幅调制
透过率函数表达式：
t A0 exp[ j ( x, y)]
振幅 是一个常数
位相 是空间分布函数
全息图的位相变化正比于曝光光强：
(x, y) ∝ I ( x , y )
分析物光波和参考光波都是平面波的形式，干涉后产生 基元光栅的情况为例，考察相位全息图的性质。 干涉光强度分布为： I( x) r02 o02 2r0o0 cos(2 fx) 全息图的位相变化正比于曝光强度：
浅谈激光全息照相技术及其应用
浅谈激光全息照相技术及其应用全息照相技术起源于二十世纪四十年代，英国科学家伽佰第一次获得了全息图及其再现像，为全息术的发展奠定了基础。
十几年后激光的出现，为全息提供了相干性很好的光源，激光全息照相技术得到了飞速的发展和广泛的应用。
从80年代激光全息技术传入我国并发展于防伪领域，90年代为激光全息防伪的鼎盛时期。
我们应用最多的激光全息图像是激光彩虹模压全息图，下面浅谈一下激光彩虹模压全息图的相关技术原理。
一、激光全息照相技术激光全息照相技术用途最广泛的是用来制作彩虹全息图，其制作过程分三阶段来完成，即激光全息照相母版制作、电铸金属模压版、彩虹全息图模压复制。
在这里，我们对这三阶段分别进行简单介绍。
1、激光全息照相原理激光全息照相是指用激光干涉的方法将我们需要的物体图像信息记录于感光载体上，再经过光的衍射等技术处理形成在可见光下也能再现的彩虹全息图的过程。
简单的说，激光全息照相就是干涉记录和衍射再现。
干涉记录激光器发出的相干性很好的激光束经过分光镜分为两束光，一束光被称为参考光，经过反射镜、扩束镜后照射在感光载体上（一般是光致抗蚀剂的光刻胶版）；另一束光被称为物光，经过光学镜组后照射在物体上，经过物体反射后的物光携带着物体的光信息，与参考光相遇在感光载体上，并在感光载体上形成干涉条纹。
这个干涉条纹记载了我们拍照物体的全部信息，包括光强信息和位相信息。
这个感光载体经过显影、定影，就是我们拍摄的激光全息照片。
这种照片在普通光照下是看不见图像的，只有在激光参考光束的照射下才能看见全息图像。
要想在普通光源条件下也能欣赏到精美的全息图，就必须进行第二步的拍摄过程，即衍射再现。
衍射再现激光器发出的光一分为二,一束再现光束(也就是二次拍摄的物光束)照射在第一步中得到的激光全息照片上,并在激光全息照片前面放一块开有水平狭缝的挡板,透过激光全息照片的再现光束穿过狭缝,照射到另一块新的感光载体上,并记录了激光全息照片的光信息；而另一束参考光与再现光相遇在新的感光载体上，也形成了含有光信息的干涉条纹。
光学实验报告(一步彩虹全息).doc
光学实验报告(一步彩虹全息)..光学设计性实验报告（一步彩虹全息）姓名：学号：学院：物理学院一步彩虹全息摘要彩虹全息是用激光记录全息图,是用白光再现单色或彩色像的一种全息技术。
彩虹全息术的关键之处是在成像光路(即记录光路)中加入一狭缝,这样在干板上也会留下狭缝的像。
本文研究了一步彩虹全息图的记录和再现景象的基本原理、一步彩虹全息图与普通全息图的区别和联系、一步彩虹全息的实验光路图，探讨了拍摄一步彩虹全息图的技术要求和注意事项，指出了一步彩虹全息图的制作要点,得出了影响拍摄效果的佳狭缝宽度、最佳狭缝位置及曝光时间对彩虹全息图再现像的影响。
关键词：一步彩虹全息；狭缝；再现1 光学实验必须要严密，尽可能地减少实验所产生的误差；2实验仪器防震全息台激光器分束镜成像透镜狭缝干板架光学元件架若干干板备件盒洗像设备一套线绳辅助棒扩束镜2个反射镜2个3实验原理3.1像面全息图像面全息图的拍摄是用成像系统使物体成像在全息底板上，在引入一束与之相干的参考光束，即成像面全息图，它可用白光再现。
再现象点的位置随波长而变化，其变化量取决于物体到全息平面的距离。
像面全息图的像（或物）位于全息图平面上，再现像也位于全息图上，只是看起来颜色有变化。
因此在白光照射下，会因观察角度不同呈现的颜色亦不同。
3.2彩虹全息的本质彩虹全息的本质是要在观察者与物体的再现象之间形成一狭缝像，使观察者通过狭缝像来看物体的像，以实现白光再现单色像。
若观察者的眼睛在狭缝像附近沿垂直于狭缝的方向移动,将看到颜色按波长顺序变化的再现像。
若观察者的眼睛位于狭缝像后方适当位置,由于狭缝对视场的限制,通过某一波长所对应的狭缝只能看到再现像的某一条带,其色彩与该波长对应,并且狭缝像在空间是连续的。
观察者所看到的物体像具有连续变化的颜色,像雨后天空中的彩虹一样,因此这种全息图称为彩虹全息图。
一步彩虹全息图的记录光路是在三维照相的光路中，在记录干板与物体之间插入一个成像透镜和一个水平狭缝，把物体和狭缝的像一次记录下来，由于狭缝放置的位置不同，一步彩虹全息图的记录光路有两种；一种是赝像的记录光路，一种是真像记录光路。
全息技术的发展历史及其应用前景
全息技术的发展历史及其应用前景整理By：标准时间3本文主要介绍全息技术的工作原理、发展历史及应用前景。
1.全息技术的工作原理全息技术利用了光的干涉原理来记录物光波并利用光的衍射原理来再现物光波，因此其工作过程主要分为全息记录和全息图的再现。
本文以激光全息照相为例说明其工作原理。
1.1全息记录全息记录利用了光的干涉原理，因此要求记录的光源必须是相干性能很好的激光。
图1-1是拍摄全息照片的光路图。
图1-1 拍摄全息照片的光由激光器发出的激光束，通过分束镜(Beam splitter)分成两束相干的透射光和反射光：一束光经反射镜Mirror1反射，扩束镜Lenses1扩束后照射到被拍摄物体上，再从物体投向照相底片(Film)上，这部分光称为物光（Object beam）。
另一束光经反射镜Mirror2反射，扩束镜Lenses2扩束直接照射到底片上，称为参考光（Reference beam）。
由于同一束激光分成的两束光具有高度的时间相干性和空间相干性，在照相底片上相遇后，形成干涉条纹。
由于被摄物体发出的物光波是不规则的，这种复杂的物光光波是由无数的球面波叠加而成的，因此，在全息底片上记录的干涉图样是一些无规则的干涉条纹，这就是全息图。
1.2全息图的再现全息图的物像再现过程就是光的衍射过程。
一般采用拍摄时所用的激光作照明光，并以特定方向或与原参考光相同的方向照射全息图片，就能在全息图片的衍射光波中得到0级衍射光波和±1级衍射光波（如图1-2所示）。
图1-2 全息图的物象再现示意图1-2中，把拍好的全息照片放回底片架上，遮挡住光路中的物光，移走光路中的被拍物体，只让参考光照在全息图片上。
这样在拍摄物体方向可看到物的虚像，在全息照片另一侧有一个与虚像共轭的对称实像（不易观察到），这是最简单的再现方法。
2.全息技术的发展历史全息照相技术是1948年英国科学家丹尼斯•伽伯(Dennis Gabor)为改善电子显微镜成像质量提出的重现波前的理论，并因此获得了诺贝尔奖。
光学课件 彩虹全息
像的色散主要表现在y方向上。主要讨论y方向上的单色性．类似 光栅的色散。
y
光栅方程：dsinθ=mλ
z
光栅色散本领：Dθ = m /(dcos θm)
d 减小， Dθ 增大。
y
H
∆H
O•
S H1
R1∗
a
R2
zo
zs
y
∆H
x
¾ 用白光照射全息图， 经∆H的衍射后，对同一 物点，不同波长的光形 成的像点位置不同。
但是，a ↓ (视场小，亮度小), ze ↓（视场小）,
θr ↑（要求干板空间分辨率高）
2．像的色模糊：
¾用点源全息图再现 像点位置(xi, yi, zi)公
式，由∆λ可求出在
各方向上的色模糊分
量(∆xi, ∆yi, ∆zi)。
I λ ′ ∆•z ∆y I λ • ∆I
y H
∆α
S Sλ Sλ′
∆H α
但是
⎧ ⎪ ⎨
zo小，则景深小 zs大，要求记录时狭缝S靠近透镜焦点，限制视场
⎪⎩a小，狭缝窄，激光散斑影响大
实验中，应根据要求适当选取。 如取：a为5~10mm左右，zs为25~30cm左右。
根据记录方式不同：分为二步彩虹全息和一步彩虹全息。
5.8.1 二步彩虹全息（1969年提出）
O
H1
A
B
D
C
R1
第1步：记录物体菲 涅耳全息图
H
A ∆H
S H1 R2∗
B
CD
R2
zo
zs
第2步：记录彩虹全息图
C H S′
A
B
D
C
再现观察
(1)记录时采用相干光源，再现时既 可使用相干光源，也可采用非相 干光源（如白光）。
彩虹全息
∆ 由上图可知， H 对这两种波长所产生的色散角为 ∆θ1 并有：
设∆H 在y方向的空间频率为η ，则由光栅方程可知
，
两式相除得
= θ 因为物点很靠近z轴，， I 很小，可令 cosθ I = 1, sin θ I ，0 于是上式简化为
在彩虹全息中，当然是 ∆λ 愈小愈好。这就要求：狭 缝窄（a小）；观察距离远（ z E 大）；参考光束倾斜 度大，或者说全息图的空间频率较高等等。
1969年，本顿(Benton)受到全息图碎片可以再现完整 的物体像的启发，提出二步彩虹全息。 彩虹全息记录过程： 包括两次全息记录过程。首先，对要记录的物体摄制 一张菲涅耳离轴全息图H1,称为主全息图，记录光路如 下图所示：
第二步是用参考光的共轭光照明H1，产生物体的赝实 像。在H1的后面置一水平狭缝。实像与狭缝之间放置 全息干板H，用会聚的参考光R记录第二张全息图H， 这张全息图就叫彩虹全息图。过程如下图：
(2) 若全息图的透过率
t0 与（x，y）无关，为常数，即
照明光波通过全息图时，受到均匀吸收，仅仅是相位 被调制，可称为相位全息图。 相位全息图的制作可分为两种类型：一种是记录物质 的厚度改变，折射率不变，称为表面浮雕型。另一种 是物质厚度不变，折射率改变，称为折射率型。 (3) 相位全息图的性质 我们分析物光波和参考光波都是平面波的情况。 两束平面波相干涉产生基元光栅，我们在（5.4.1）式 中得出其光强分布公式为
在记录全息图H时，物光束受到狭缝S的限制，只是一 束细光束投射在H上，因而对应物点C`的信息在全息图 的y方向上只占一小部分 ∆H 。对于这一部分全息图，也 叫线全息图，如下图所示：
设狭缝宽为a，狭缝与H的距离为zs ，则线全息的宽度 为
全息显示技术的发展与未来
全息显示技术的发展与未来06009431 刘剑峰摘要：全息这项技术可以被用于光学储存、重现，同时可以用来处理信息。
本文介绍了全息显示技术的原理以及发展和应用。
关键字：全息术；发展；应用;未来。
全息（Holography），特指一种技术，可以让从物体发射的衍射光能够被重现，其位置和大小同之前一模一样。
从不同的位置观测此物体，其显示的像也会变化。
因此，这种技术拍下来的照片是三维的。
1全息术的原理及特点全息术是利用干涉原理,将物体发出的特定光波以干涉条纹的形式记录下来,使物光波前的全部信息都存储在记录介质中,故所记录的干涉条纹图样被称为“全息图”。
当用光波照射全息图时,由于衍射原理能重现出原始物光波,从而形成与原物体逼真的三维像。
因此全息术具有以下突出的特点和优点:(1)三维立体性——全息照相再现的像是三维立体的,具有如同观看真实物体一样的立体感,这一性质与现有的用偏振镜观看的立体电影有着本质的区别。
(2)可分割性——全息照片的碎片仍旧能反映出整个物体的像来,不会因照片的破碎而失去像的完整性。
(3)信息容量大——体全息存储的理论存储容量上限为1ÖK3[1](K为记录光波长),远大于磁盘和光盘的存储容量。
2全息术的发展光全息术是D.G ABOR在1948年为改善电子显微镜像质所提出的，其意义在于完整的记录。
盖伯的实验解决了全息术发明中的基本问题，即波前的记录和再现，但由于当时缺乏明亮的相干光源(激光器),全息图的成像仍然质量很差。
科家们认为新的显示时代已到来.但由于当时没有足够强的相干辐射源,全息术的发展陷入了休眠状态.面临着巨大的障碍和仅有的一点结果,使它的早期研究者不得不放弃了这种光学显示技术.全息术黯淡的前途直至60年代初由于美国密执安大学雷达实验室进行的工作才使它重放光彩.该实验室从事综合孔径天线研究的 E.N.L EITH 和J. U PATNIEKS 几乎在J A VEN 等人制成氦氖激光器的同时,对G ABOR的技术做了划时代的改进,同时成功地进行了三维立体漫射物的记录和再现实验.同时期(1962年),前苏联科学家Y.N.D ENISYUK 根据G.L IPP2MANN 的驻波天然彩色照相法(1908年获诺贝尔物理学奖)提出了白光反射全息图.从此应用研究不断发展,许多科学工作者开始了他们自己的研究以探讨全息术的应用潜力及其应用领域,如全息干涉计量术、全息存储、全息光学元件、全息显微术、显示全息、计算全息等等.这期间,S.A.B ENTON彩虹全息术的发明揭开了显示全息图的应用序幕(80年代产业化的模压全息术就是建立在B ENTON 彩虹全息图的基础上).他们的成功,使G ABOR 的全息思想在1971年获得诺贝尔物理学奖.二十世纪六十年代以来，全息技术的应用不断发展。
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Dennis Gaቤተ መጻሕፍቲ ባይዱor
• 1948年：英籍匈牙利科学家Gabor发明全 息术，获诺贝尔物理学奖。
• 1962年：美国科学家Leith、Upatnieks和 Denisyuk分别发明了离轴全息和反射全息， 实现了三维物体的波前再现。
• 1962-1969：围绕降低成本，实现明亮的白 光再现全息图掀起了第一轮显示全息研发 高潮，出现了第一批热衷于显示全息的科 学家、工程师和艺术家。
紧紧把握住全息与其他方面技术相结合，把激光
全息技术作为技术发展的主要方向，挖掘和创新
产品是至关重要的。
全息术的发明与应用发展
• 全息术即全息照相术，是记录波动（包 括机械波、电磁波和光波）干扰的振幅和 位相分布，以及使之再现的专门技术。它 广泛地用作三维光学的成像，也可用于声 波（声全息）和射频波。“全息”意思是 全部的信息，即不仅是振幅信息，还包含 位相信息在内.
•
•
• 1996-2000年：一方面激光全息防伪商标在中国 逐渐丧失公众信心走向泛滥，另一方面模压全息 开始向宽幅面印刷和包装材料发展。 1996年， ZEBRA IMAGE成立，在数码全息领域占据先机。
• 1999年，AFC成立，牢牢抓住全息显示的研发， 不惜血本追求卓越。
• 2001-2005：模压全息和印刷的结合产业在中国 发展强劲，中国成为全世界防伪印刷包装产业的 中心。2005年IHMA的全息印刷与包装的第十次 年会在深圳五洲宾馆举行，获得空前成功。
• 1980-1985年: 1984年ABNH公 司为美国NATIONAL GEOGRAPHICS封面制作的三 维雕刻鹰全息图，以及为信用 卡防伪制作的VISA MASTER 模压全息防伪标识，标志着以 防伪为中心的模压全息产业的 开始。
Stephen Benton
• 1984年在北京举办了第一次中国人自己的显 示全息展览会。
• 1969年：美国麻省理工学院的物理学家 Stephen Benton发明了彩虹全息术，掀起 以白光显示为特征的全息三维显示新高潮， 并带来了当前风靡世界的模压全息产业,掀 起了以防伪为宗旨的印刷包装新革命。
• 1970-1980年：以Stephen Benton为首的热衷于显示全息 的科学家、工程师和艺术家的 人数逐渐增加，同时，模压方 式批量复制全息图的工艺和设 备正在逐步成熟。
分类
• 彩虹全息术——根据产生实像的方法不同分为： • 二步法彩虹全息术 • 一步法彩虹全息术
彩虹全息图
• 1) 什么是彩虹全息图 • 彩虹全息图像以普遍全息图像作为拍摄
物体，经一系列程序处理后制成的彩虹全 息照片。目前常用的是激光彩虹模压全息 图问防伪技术，它是利用激光全息图制版 技术和模压复制技术，在产品上制作的是 一种可视的图文信息。
• 2）彩虹全息图的应用
由于全息图的色块组 合是随机编码的，即使同 一设备也难制出完全相同 的全息模板，因此彩虹全 息图像已广泛应用制作防 伪标签，也可将全息图直 接转印到纸品上，现已广 泛用于票证，商标，信用 卡等商品的防伪上。
• 3）彩虹全息防伪的发展
•
我国将激光全息技术用于防伪始于80年代，
• 2）新一代镭射彩虹全息压膜机 • 3）球基面反射型彩虹全息
谢谢！
如虹一样，故称彩虹
全息。
彩虹全息拍摄方法
分二步： • 用普通方法拍摄一张透射全息图，以此全
息图作为物； • 用一束逆平行于原始参考光的光再现实像，
但照射的只是全息图上约10毫米的水平窄 带，第二个全息图底片位于实像上，也用 参考光照射拍摄，这样就得到彩虹全息图。
特点
• 用白光再现时这类全息图有较高 的衍射效率，因为绝大部分衍射 光向观察者眼睛方向散射，但缺 点是牺牲了垂直方向的视差。
• 在记录系统中适当位置上加入一 个狭缝，其作用为限制再现光波， 以降低像的色模糊，从而实现白 光再现单色像。
彩虹全息术
• 彩虹全息术最初是由S.A.本顿提出的。 它是用激光记录全息图，用白光透射再现。 根据人眼是水平排列的特点，成像只有在 水平方向有视差效应。彩虹全息保留了水 平方向的物体信息，牺牲垂直方向的物体 信息，从而可以降低对照明光源的时间相 干性的要求。它将不同波长的光沿着垂直 方向色散开来，在不同的高度可以看到不 同颜色的假彩色立体再现像。
• 3）第三代加密全息图像防伪技术
1.激光阅读 2.光学微缩 3.低频光刻 4.随机干涉条纹 5.莫尔干涉加密
• 4）第四代激光全息防伪技术
1.组合全息图 2.真三维全息图
彩虹全息研究应用
• 1）彩虹全息纸、专版全息纸
专版彩虹全息纸作为一种环保型的绿色防伪材料可广 泛应用于多种领域： 1 可作为包装材料，用于食品、药品、烟草、化妆品等 外包装用。 2 可作为印刷商标、标签用。 3 可作为防伪用的证件、债券用。 4 可作为高档装饰材料用。 5 可作为塑性塑料薄膜的替代品用。 6 可作为广告、媒体、办公领域用。
彩虹全息的发展与应用
0820112235 李佳
内容
• • • • • •
• •
彩 激 展全 彩 彩 彩 彩 彩
虹光 息虹虹虹虹虹
全防 术全全全全全
息伪 的息息息息息
研技 发图术特拍介
究术 明
及点摄绍
应的 与
其
方
用发 应
分
法
展用
类
发
彩虹全息
•
彩虹全息是一种
用白光再现的全息，
特点是再现像的色彩
随观察角度而变化有
90年代为模压全息防伪的鼎盛时期，随着全息防
伪的广泛应用和其他防伪技术的出现，人们对全
息防伪众说缤纷。目前由于技术上，管理上存在
诸多问题，极大的降低了激光全息防伪技术在人
们心目中原有的位置。因此，如能加强管理，加
强技术，生产高质量的三维全息图，同时在显示，
照相技术和材料三方面不断的挖潜，完善和创新，
• 2006年7月：第七届国际显示全息学术会议在英 国的北威尔士召开。会议围绕三大主题:数码全息 （包括数码全息打印设备和数码全息信息采集系 统）,银盐材料,彩色显示。
激光防伪技术的发展
• 1）第一代激光防伪技术主要用于制作激光 模压全息图像防伪标贴。
• 2）第二代改进型激光全息图像防伪技术
1.应用计算机图像处理技术改进全息图像 2.透明激光全息图像防伪技术 3.反射激光全息图像防伪技术
• 1986-1990：模压全息引入中国，1986年，中 国人自己举办的第一届国际显示全息展览会在 北京获得轰动效应。青岛琦美图像有限公司， 深圳大学反光材料厂相继成立，迈出了中国模 压全息产业的第一步，开始了以防伪为中心的 第一轮显示全息产业化的历程。
• 1991-1995：中国掀起了激光全息防伪商标生 产线的狂热投资浪潮。1993年国际全息制造 商协会IHMA（INTERNATIONAL HOLOGRAM MANUFACTURER ASSOCIATION）成立，标志着模压全息已成 产业，并在全球范围内蓬勃发展。MIT在数码 全息的基本研究方面取得突破性进展。