数字全息术及其应用 PPT

2、按着光路结构 同轴全息图
离轴全息图
3、按着再现方式 4、按着实际用途
单色光全息图
反射全息图
复色 光全 息图
相面全息图 彩虹全息图 假彩色编码全息图 真彩色编码全息图
角度多路合成全息图
多通道全息图
普通：检测,存储等
特殊：加密，防伪等
1.4全息图的基本特点：
1、图像是三维立体图。 2、得到的是彩色图片，永不变颜色。 3、记录数据量大：每一部分都能再现原物的 整个图像。 4、一次拍摄，可以得到两个图像：原始像和 共轭象。
普通照相过程中物 像之间是点点对应的 关系，即一个物点对 应像平面中的一个像 点。
全息照相
普通照相
因体图全而像息能。图观能察完到全一再幅现非原常物逼的真波的前立，能普是通二照维相的平得面到图的像只。
全息照相是干涉,因此要求光 普通照相只是像的 源有很高的相干性。光源的相干 强度记录，并不要求 长度越大、波前上相干区越大， 光源的相干性，用普 就能越有效地实现全息照相。 通光源就可以了。
数字全息术及其应 用
目录
一 全息技术概述及其原理 二 数字全息技术
第一部分 全息技术(Holography)概 述及其原理
1.1 全息技术的起源 1.2 全息技术的原理 1.3 全息图的分类及特点 1.4 全息过程的相关理论 1.5 全息图的实际应用 1.6 全息技术的发展趋势
1.1 全息技术(holography)的起源
全息照相
普通照相
全息照相过程分记录、源自文库现两 普通照相过程是以
步，它是以干涉、衍射等波动光 几何光学的规律为基
学的规律为基础的。
础的。
全息图所记录的是物体各点的 全部光信息，包括振幅和相位。
普通照相底片记录 的仅是物体各点的光 强（或振幅）
全息照相过程中物体与底片之 间是点面对应的关系，即每个物 点所发射的光束直接落在记录介 质，全息图整个平面上。反过来 说中每一个局部都包含了物体各 点的光信息。
hx,yux,yrx,y2
ux,y2＋ rx,y2＋ ux,yrx,y※ ＋ rx,yux,y※
= U 1 ＋ U 2 ＋ U 3 ＋ U 4
此过程为记录过程。其中第一、第二项为零级衍射项，第三项为原
始像，第四像为共轭像。
采用如下形式的球面光波作为再现光波
Cx,yexp[jk x2＋ y2 ]
最初由英国科学家丹尼斯·伽柏（Dennis Gabor）于1948年提出来。
目的：利用全息术提高电子显微镜的分辨率。
但全息照相理论创建之后经过了漫长的发展 过程。主要原因之一：缺少适用的具有足够 相干性和高度单色性的照明光源。
1960年，激光器的问世克服了这个障碍。且 激光器的迅速实用化以及离轴全息照相术的 发展，消除了在观察同轴全息图再现像时， 因虚像和实像相互干扰而降低像质的影响， 使拍摄反射物体的全息像成为可能，从而能 实现对漫反射物体的全息干涉计量。
Dennis Gabor
❖ 1960年梅曼研制成功了红宝石激光器。
❖ 1961年贾范等制成了氦氖激光器，产生了一种 全所未有的优质相干光源。
❖ 1962年美国科学家E.N.利思和J.乌帕特尼克斯 用激光器对伽柏的技术做了划时代的改进，全 息术的研究从此获得了突飞猛进的发展。
❖近40年来，全息技术的研究日趋广泛深入，开 辟了全息应用的新领域，成为近代光学的一个 重要分支。
2-2
2z0
可在ziz0处的像平面x
y
i
i 上得到等大、对称分布的实原始像和实共
轭像。再现光场的复振幅分布为
U ix i, y i e x p [2 jz k 0 x i2 ＋ y i2]Fh x ,y
2-3
然而，由于再现参考光波与记录参考光波不同，式给出的物光场与
真实的物光波前之间存在一个二次位相畸变因子。由全息理论，可以推
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。
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
2 全息技术的原理
1.3 全息图的分类及特点
1、按着制作方法
光学记录全息图 计算机像素全息图
hxi,yi4ixi,yi
2-7
1.5 全息图的实际应用：
1、全息图像显示：
照片；图片；邮票；书籍、杂志的封皮与插页等。
2、包装和防伪：
产品的包装、标牌和商标；饰品；广告；人民币；银行卡； 居民身份证等。
得重建的实原始像的复振幅分布为
oxi＋ xr,yi＋ yr
exp[j z0
xi xr2＋ yi＋ yr2
] Fhx,y
2-4
由式可以得到再现像的强度和位相分布如下：
Iixi,yiF hx,y
2-5
ixi,yiarctan[R Im eo oxxii,,yyii]
2-6
在数字全息成像技术中，若采用反射光路，物体表面形貌数据分 布与其位相分布之间有如下关系，即给出了数字全息形貌测量的原理。
全息图片
全息过程的相关理论：
x
x0
参考光
y0
y
物光 Object Plane
o
z
Hologram Plane
若用 u x, y 和 r x, y 分别表示全息图平面上的物光波和参考光波分布，则
全息图强度表示为
h x ,y u x ,y rx ,y 2 u x ,y 2 ＋ rx ,y 2 ＋ u x ,y rx ,y ※ ＋ rx ,y u x ,y※ 2-1
1.2 全息技术的原理
第一步：利用干涉原理记录物体光波信息。 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。
最常用的作为全息记录感光材料的是由银乳胶涂敷的超微粒干板，即全息干板
2 全息技术的原理
1.2 全息技术的原理
第二步：利用衍射原理再现物体光波信息。 即成象过程：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，即原始象和共轭象。再现的图像 立体感强，具有真实的视觉效应。