数字全息术及其应用概述.
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1 全息技术(holography)的起源
最 初 由 英 国 科 学 家 丹尼斯 ·伽柏 （ Den nis 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。
6
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
16
全息图片
17
全息图片
18
4 全息过程的相关理论：
全息过程的数学描述：
（1）记录过程： 物光波的复振幅：O( x, y ) O0 exp[ io ( x, y )]
参考光的复振幅：R( x, y ) R 0 exp[ i R ( x, y )]
在记录平面上接收到的光波复振幅为：
等处理程序后，便成为一张全息图或称全息照片。
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2 全息技术的原理
8
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。
反射全息图 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
4、按着实际用途
普通：检测,存储等
特殊：加密，防伪等
11
同轴全息和离轴全息比较：
同轴： 记录
再现
12
离轴： 记录
再现
13
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。
I R Io 2 I R Io 2
I R I o 2 I R I o cos ( x, y)
。。。。（1）
19
等式（1）又可化为：
。。。（ 2） I ( I 0 , ) I 0 [1 V cos ( x, y)] （2）
这里,（2）式中的 I 0 I R I o 表示物光和参考光的 强度之和， V 2 I R I o
I R Io
表示干涉条纹的 ( x, y ) ， 可以得到干涉条纹的空间频率：
2 sin / 2
（ 3） （3） 。。。
1100条/ mm
20
例，λ =632.8nm ,θ = 400
◆由等式（1）可推得全息图永不变色。 ◆由等式（2）可推得全息图的再现像 是三维立体的。 ◆由等式（3）可推得全息图不可撕毁。
A R( x, y ) O( x, y )
所以，求得合光强为：
I A
2
[ R ( x, y ) O( x, y )][ R * ( x, y ) O * ( x, y )] I R I o cos[ R ( x, y ) o ( x, y )] I R I o cos ( x, y ) （ 1 ）
数字全息术及其应 用
王应健 14723547
1
2
目 录
一 全息技术概述及其原理
二 数字全息技术
三 研究现状分析与总结
3
第一部分 全息技术(Holography)概 述及其原理
1 全息技术的起源 2 全息技术的原理 3 全息图的分类及特点 4 全息过程的相关理论 5 全息图的实际应用 6 全息技术的发展趋势
3、不可撕毁性（冗余度大）：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。
14
全息照相
普通照相
全息照相过程分记录、再现两 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。 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 质整个平面上。反过来说，全息 图中每一个局部都包含了物体各 点的光信息。 普通照相底片记录 的仅是物体各点的光 强（或振幅） 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。
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2 全息技术的原理
10
3 全息图的分类及特点
1、按着制作方法
2、按着光路结构 3、按着再现方式
光学记录全息图 计算机像素全息图 同轴全息图 离轴全息图 单色光全息图 复色 光全 息图
C ( x, y) Co exp[ ic ( x, y)] 设再现光波为： ，再现
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全息照相
普通照相
全息图能完全再现原物的波前， 普通照相得到的只 因而能观察到一幅非常逼真的立 能是二维的平面图像。 体图像。
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。
Dennis Gabor
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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。
1 全息技术(holography)的起源
最 初 由 英 国 科 学 家 丹尼斯 ·伽柏 （ Den nis 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。
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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
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全息图片
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全息图片
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4 全息过程的相关理论：
全息过程的数学描述：
（1）记录过程： 物光波的复振幅：O( x, y ) O0 exp[ io ( x, y )]
参考光的复振幅：R( x, y ) R 0 exp[ i R ( x, y )]
在记录平面上接收到的光波复振幅为：
等处理程序后，便成为一张全息图或称全息照片。
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2 全息技术的原理
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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。
反射全息图 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
4、按着实际用途
普通：检测,存储等
特殊：加密，防伪等
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同轴全息和离轴全息比较：
同轴： 记录
再现
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离轴： 记录
再现
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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。
I R Io 2 I R Io 2
I R I o 2 I R I o cos ( x, y)
。。。。（1）
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等式（1）又可化为：
。。。（ 2） I ( I 0 , ) I 0 [1 V cos ( x, y)] （2）
这里,（2）式中的 I 0 I R I o 表示物光和参考光的 强度之和， V 2 I R I o
I R Io
表示干涉条纹的 ( x, y ) ， 可以得到干涉条纹的空间频率：
2 sin / 2
（ 3） （3） 。。。
1100条/ mm
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例，λ =632.8nm ,θ = 400
◆由等式（1）可推得全息图永不变色。 ◆由等式（2）可推得全息图的再现像 是三维立体的。 ◆由等式（3）可推得全息图不可撕毁。
A R( x, y ) O( x, y )
所以，求得合光强为：
I A
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[ R ( x, y ) O( x, y )][ R * ( x, y ) O * ( x, y )] I R I o cos[ R ( x, y ) o ( x, y )] I R I o cos ( x, y ) （ 1 ）
数字全息术及其应 用
王应健 14723547
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目 录
一 全息技术概述及其原理
二 数字全息技术
三 研究现状分析与总结
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第一部分 全息技术(Holography)概 述及其原理
1 全息技术的起源 2 全息技术的原理 3 全息图的分类及特点 4 全息过程的相关理论 5 全息图的实际应用 6 全息技术的发展趋势
3、不可撕毁性（冗余度大）：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。
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全息照相
普通照相
全息照相过程分记录、再现两 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。 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 质整个平面上。反过来说，全息 图中每一个局部都包含了物体各 点的光信息。 普通照相底片记录 的仅是物体各点的光 强（或振幅） 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。
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2 全息技术的原理
10
3 全息图的分类及特点
1、按着制作方法
2、按着光路结构 3、按着再现方式
光学记录全息图 计算机像素全息图 同轴全息图 离轴全息图 单色光全息图 复色 光全 息图
C ( x, y) Co exp[ ic ( x, y)] 设再现光波为： ，再现
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全息照相
普通照相
全息图能完全再现原物的波前， 普通照相得到的只 因而能观察到一幅非常逼真的立 能是二维的平面图像。 体图像。
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。
Dennis Gabor
5
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。