数字全息技术

（Reconstructed wave fronts and communication theory. JOSA）
1967, J.W. Goodman and R.W. Lawrence, 数字全息术
（Digital Image Formation from Electronically Detected Holograms“, Appl. Phys. Lett.）
②对离轴全息需同时满足分离条件
全息图分类：同轴、离轴菲涅耳全息；同轴、离轴无透镜傅里叶变 换全息；像全息(+MO无透镜傅里叶变换全息情况）
数字全息成像基本原理
2.物光波重建：
r ( x, y ) 位相恢复：u ( x, y )r ( x, y ) u ( x, y )
*
逆向传播得到聚焦像：
u ( x, y )
畸变 矫正
o( x0 , y0 )
原始物光场
o( x0 , y0 )
2
原始物光场强度分布 原始物光场位相分布 （包裹位相）
Im(o( ))
数字全息术的应用
神经细胞 菲涅耳重建
数字全息术的应用
卵巢癌细胞
数字全息术的应用
西北工大
天津大学
Laser Processed photograph ic plate Virtual image Beam splitter
(a) Conventional optical holography
(b) Numerical reconstruction with computer
数字全息技术概述
数字全息技术是光学与光电技术、数字计算机技术的
数字全息技术概述
与传统的全息技术相比，数字全息是用 光电传感器件（如CCD或CMOS）代替干 板记录全息图，然后将全息图存入计算 机的一种新技术。
数字全息技术概述
Digital holography: recording
Laser
reference beam
Laser
Phase shifter
object beam
北京工大
结合，用CCD记录全息图，并通过计算机数值模拟光学 衍射过程再现物光波前，可实时再现逼真的三维物体。
数字全息技术实现了全息图的记录、存储、传输和再
现的完全数字化，可通过网络实时传输和异地显示， 而且可以方便低消除像差、噪声等影响。
在生物细胞成像、工业无损检测等方面具有广泛的应
用前景。
数字全息成像基本原理
Photographic plate object beam Beam splitter
CCD
Beam splitter (b) Digital holography
(a) Conventional optical holography
数字全息技术概述
Digital holography: reconstruction
Emmett Leith, 1985
传统光学全息术分为两步：波前记录 和波前再现。
波前记录
波前再现
数字全息技术概述
提出了“波前重现”（A new microscopy principle, Nature） (Nobel prize)
1948，D. Gabor, 1962, Leith E N and Upatnieks J., 离轴全息术

1994, U. Schnars, W. Juptner, 第一张数字全息图（Direct recording of holograms by a CCD target and numerical reconstruction Formation from Electronically Detected Holograms“, Appl. Phys. Lett.）
数字全息技术
章毅 11060902 2009302892
数字全息技术概述 数字全息成像基本原理
数字全息技术的应用
全息术的基本原理由丹尼斯· 伽伯1948年首先 提出，伽伯1971年获得诺贝尔物理奖。
到了60年代，利思和乌帕特尼克斯改进 了伽伯的原始设想，提出离轴全息术的 概念，并由美国执密安大学的研究人员 加以实验验证，从而使这一技术得到人 们广泛的注意。
1.全息图记录：
h( x, y ) u ( x, y ) r ( x, y) uu* R02 ur * u *r
2
零级项
+1级项
-1级项
u ( x, y )
CCD平面物光波
r ( x, y )
CCD平面参考光波
要求：①满足Nyquist抽样定理，即一个条纹周期的抽样数至少为2 对记录距离、参考光偏置、物场大小提出了要求