信息光学光学全息精讲
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然而，普通照相只能作强度记录，不能记录物体光波的 相位，因而在照相过程中丢失了物体纵深方向的信息。我 们生活在丰富多彩的三维世界中，但通过普通照片、电视、 电影所看到的只是一些二维的图景，这自然不能令人满意。
如何得到三维的图像呢？
如果我们能够用某一种方法把物体光波（其中包含振幅和 相位信息）以某种方式记录下来，则当我们想办法把物光波 再现出来的话，就能再现三维的物体。
1960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)和乌帕尼克斯(Upatnieks)将通信理论中 的载频概念推广到空域中，提出了离轴全息术。他用离轴的 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相互分离的衍射分量，其中 一个复制出原始物光。这样第一代全息图的两大难题宣告解 决，产生了激光记录、激光再现的第二代全息图。
这种方法就全息术： 利用干涉原理，将物光波前以干涉条纹的形式记录下来，由
于物光波前的振幅和相位，即全部信息都储存在记录介质中， 它被称为“全息图”。光波照明全息图，由于衍射效应能再 现原始物光波，该光波将产生包含物体全部信息的三维像。 这个波前记录和再现的过程就是全息术，或全息照相。
全息照相仿真实验CAI
参考波
R
O
物波
记录介质
上图为波前记录的示意图,设传播到记录介质上的物光波前复振幅（对于理
想单色光，其空间的复振幅分布是不随时间变化的）为
O ( x , y ) O o ( x , y ) e x j( x , y p )
传播到记录介质上的参考光波前复振幅
R ( x , y ) r ( x , y ) e x j( x , y p )
上式中前两项是物光和参考光的强度分布，其中参考光波一般选 取用比较简单的平面波或球面波，因而
R(x, y) 2 是常数 O(x, y) 2 是物光波在底片造成的强度分布。
I ( x , y ) O ( x , y ) 2 R ( x , y ) 2 2 r ( x , y ) O 0 ( x , y ) c ( x , o y ) ( x , y s )
第五章 光学全息 (Holography)
防伪硬包装烟盒 软包装防伪样品袋 软包装样品袋 软包装样品袋
全息与荧光油墨 全息防伪烟标 印刷复合
复合标识
全息隐形加密与 温变
油墨印刷复合
光学全息
引言 人的眼睛能够看到一个物体，是由于物体所发出的光波
携带着物体所包含的信息传播到眼睛里，在视网膜上成像 所致。光波的波长、振幅、相位就决定了所看见物体的特 征（颜色、亮暗和形状）。
全息术不仅可以用于光波波段，也可用于电子波，X射线、 声波和微波波段。
5.2 波前记录与再现
物体通过成像系统所成的像中包含着物体的信息，对这一 点不会有人提出异议。事实上这种信息存在于物像之间光波 经过的任一平面上。正是光波承载着物体信息经过这些平面 向像面传递的。因而在该平面把携带信息的光波波前记录下 来，将可以在另一时间场所，采用适当的方法把波前再现出 来，使之继续传播，以产生一个可观察的三维像。
激光高度相干性，要求全息拍摄过程中各个元件、光源 和记录介质的相对位置严格保持不变，并且相干噪声也很 严重，这给全息术的实际使用带来了种种不便，于是科学 家们又回过头来继续探讨白光记录的可能性。第四代全息 图可能是白光记录和白光再现的全息图，它将使全息术最 终走出实验室，进入广泛的实用领域。
除了用光学干涉方法记录全息图，还可用计算机和绘图设 备画出全息图，这就是计算全息（Computer Generated Hologram，简称CGH)。计算全息是利用数字计算机来综合 的全息图，不需要物体的实际存在，只需要物光波的数学描 述，因此具有很大的灵活性。
第二代全息图的出现, 使全息术在沉睡了十几年之后得到新生， 进入了快速发展年代，相继出现了多种全息方法，并在信息处 理、全息干涉计量、全息显示、全息光学元件等领域得到了广 泛的应用。由此可见，高相干度的激光的出现是全息术发展的 巨大动力。
由于激光器再现的全息图丢失了色调信息，人们开始致力研 究第三代全息图。第三代全息图是利用激光记录和白光再现的 全息图，如反射全息、像全息、彩虹全息及模压全息等，在一 定条件赋予全息图像以鲜艳的色彩。
参考波
R
记录介质上的的总光强为 I(x ,y)O (x ,y)R (x ,y)2
O
物波
记Βιβλιοθήκη Baidu介质
O(x,y)2R(x,y)2R(x,y)O(x,y)R(x,y)O(x,y)
O ( x , y ) 2 R ( x , y ) 2 2 r ( x , y ) O 0 ( x , y ) c ( x , o y ) ( x , s y )
5.1 光学全息概述
全息照相术是英籍匈牙利科学家丹尼斯.加伯(Dennis Gabor) 于1948年 发明的，从而开辟了光学中的一个崭新领域，他因 此获得了1971年诺贝尔物理学奖。
1948年到50年代末期，全息照相都是采用汞灯作为光源， 而且是所谓的同轴全息图，它的1级衍射波是分不开的，即 存在所谓的“孪生像”问题，不能获得好的全息图，这是第 一代全息图，是全息术的萌芽时期。第一代全息图存在两个 严重问题，一个是再现原始像和共轭像分不开，另一个是光 源的相干性太差。
光波传递信息，构成物体的像这一过程被分为两步：波前 记录与波前再现，这正是全息术的基本思想。
5.2.1 波前记录
1、用干涉方法 记录物光波前
所有记录介质都只对强度有响应，属能量探测器，不能 记录波前携带的相位信息，因此，必须设法把相位信息转 化为强度的变化才能记录下来。干涉法是将空间相位调制 转换为空间强度调制的标准方法。
对两个波前的干涉图样曝光后，经显影、定影处理后得到全息 图。因此，全息图实际上就是一幅干涉图。
参考波
R
记录介质
O
物波
I ( x , y ) O ( x , y ) 2 R ( x , y ) 2 2 r ( x , y ) O 0 ( x , y ) c ( x , o y ) ( x , y s )
如何得到三维的图像呢？
如果我们能够用某一种方法把物体光波（其中包含振幅和 相位信息）以某种方式记录下来，则当我们想办法把物光波 再现出来的话，就能再现三维的物体。
1960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)和乌帕尼克斯(Upatnieks)将通信理论中 的载频概念推广到空域中，提出了离轴全息术。他用离轴的 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相互分离的衍射分量，其中 一个复制出原始物光。这样第一代全息图的两大难题宣告解 决，产生了激光记录、激光再现的第二代全息图。
这种方法就全息术： 利用干涉原理，将物光波前以干涉条纹的形式记录下来，由
于物光波前的振幅和相位，即全部信息都储存在记录介质中， 它被称为“全息图”。光波照明全息图，由于衍射效应能再 现原始物光波，该光波将产生包含物体全部信息的三维像。 这个波前记录和再现的过程就是全息术，或全息照相。
全息照相仿真实验CAI
参考波
R
O
物波
记录介质
上图为波前记录的示意图,设传播到记录介质上的物光波前复振幅（对于理
想单色光，其空间的复振幅分布是不随时间变化的）为
O ( x , y ) O o ( x , y ) e x j( x , y p )
传播到记录介质上的参考光波前复振幅
R ( x , y ) r ( x , y ) e x j( x , y p )
上式中前两项是物光和参考光的强度分布，其中参考光波一般选 取用比较简单的平面波或球面波，因而
R(x, y) 2 是常数 O(x, y) 2 是物光波在底片造成的强度分布。
I ( x , y ) O ( x , y ) 2 R ( x , y ) 2 2 r ( x , y ) O 0 ( x , y ) c ( x , o y ) ( x , y s )
第五章 光学全息 (Holography)
防伪硬包装烟盒 软包装防伪样品袋 软包装样品袋 软包装样品袋
全息与荧光油墨 全息防伪烟标 印刷复合
复合标识
全息隐形加密与 温变
油墨印刷复合
光学全息
引言 人的眼睛能够看到一个物体，是由于物体所发出的光波
携带着物体所包含的信息传播到眼睛里，在视网膜上成像 所致。光波的波长、振幅、相位就决定了所看见物体的特 征（颜色、亮暗和形状）。
全息术不仅可以用于光波波段，也可用于电子波，X射线、 声波和微波波段。
5.2 波前记录与再现
物体通过成像系统所成的像中包含着物体的信息，对这一 点不会有人提出异议。事实上这种信息存在于物像之间光波 经过的任一平面上。正是光波承载着物体信息经过这些平面 向像面传递的。因而在该平面把携带信息的光波波前记录下 来，将可以在另一时间场所，采用适当的方法把波前再现出 来，使之继续传播，以产生一个可观察的三维像。
激光高度相干性，要求全息拍摄过程中各个元件、光源 和记录介质的相对位置严格保持不变，并且相干噪声也很 严重，这给全息术的实际使用带来了种种不便，于是科学 家们又回过头来继续探讨白光记录的可能性。第四代全息 图可能是白光记录和白光再现的全息图，它将使全息术最 终走出实验室，进入广泛的实用领域。
除了用光学干涉方法记录全息图，还可用计算机和绘图设 备画出全息图，这就是计算全息（Computer Generated Hologram，简称CGH)。计算全息是利用数字计算机来综合 的全息图，不需要物体的实际存在，只需要物光波的数学描 述，因此具有很大的灵活性。
第二代全息图的出现, 使全息术在沉睡了十几年之后得到新生， 进入了快速发展年代，相继出现了多种全息方法，并在信息处 理、全息干涉计量、全息显示、全息光学元件等领域得到了广 泛的应用。由此可见，高相干度的激光的出现是全息术发展的 巨大动力。
由于激光器再现的全息图丢失了色调信息，人们开始致力研 究第三代全息图。第三代全息图是利用激光记录和白光再现的 全息图，如反射全息、像全息、彩虹全息及模压全息等，在一 定条件赋予全息图像以鲜艳的色彩。
参考波
R
记录介质上的的总光强为 I(x ,y)O (x ,y)R (x ,y)2
O
物波
记Βιβλιοθήκη Baidu介质
O(x,y)2R(x,y)2R(x,y)O(x,y)R(x,y)O(x,y)
O ( x , y ) 2 R ( x , y ) 2 2 r ( x , y ) O 0 ( x , y ) c ( x , o y ) ( x , s y )
5.1 光学全息概述
全息照相术是英籍匈牙利科学家丹尼斯.加伯(Dennis Gabor) 于1948年 发明的，从而开辟了光学中的一个崭新领域，他因 此获得了1971年诺贝尔物理学奖。
1948年到50年代末期，全息照相都是采用汞灯作为光源， 而且是所谓的同轴全息图，它的1级衍射波是分不开的，即 存在所谓的“孪生像”问题，不能获得好的全息图，这是第 一代全息图，是全息术的萌芽时期。第一代全息图存在两个 严重问题，一个是再现原始像和共轭像分不开，另一个是光 源的相干性太差。
光波传递信息，构成物体的像这一过程被分为两步：波前 记录与波前再现，这正是全息术的基本思想。
5.2.1 波前记录
1、用干涉方法 记录物光波前
所有记录介质都只对强度有响应，属能量探测器，不能 记录波前携带的相位信息，因此，必须设法把相位信息转 化为强度的变化才能记录下来。干涉法是将空间相位调制 转换为空间强度调制的标准方法。
对两个波前的干涉图样曝光后，经显影、定影处理后得到全息 图。因此，全息图实际上就是一幅干涉图。
参考波
R
记录介质
O
物波
I ( x , y ) O ( x , y ) 2 R ( x , y ) 2 2 r ( x , y ) O 0 ( x , y ) c ( x , o y ) ( x , y s )