浅析激光全息技术的发展和应用

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1、乐山师范学院毕业论文本科生毕业论文系（院）物理与电子工程学院　专业物理学论文题目浅析激光全息技术的发展和应用学生姓名邓小波指导教师舒晓琴讲师班级09级物理学班学号09300116完成日期：2013年4月15乐山师范学院毕业论文浅析激光全息技术的发展和应用邓小波物理与电子工程学院物理学0930016[摘要]：着重描写了激光全息技术的原理即全息照相的原理和过程。介绍了全息显示、干涉技术、储存技术、防伪技术等领域中激光全息技术的发展趋势和应用现状，讨论了激光全息技术在交叉学科领域中应用及其发展趋势。明确的指出了它们各自在今后的发展方向，从而不断推动激光全

2、息技术在各领域的发展及应用。[关键词]全息显示激光全息技术全息扫描储存技术前言顾名思义全息既指的是全部信息（振幅、频率和位相）的意思。而全息术是利用了光的干涉，将物体身上发射的某种特定的光波用干涉条纹进行记录从而形成一种可以记录物体全部信息的图像，我们将这种图像称之为全息图。当我们需要观察物体的再现图像时，可使用激光照射全息图，激光的是一种相干性非常好的光，根据光的衍射，这样就可以用激光记录和再现全息图，这就是我们说的激光全息图。自从激光全息技术的发明以来，它的应用领域和范围不断拓展，对相关技术行业的影响也越来越突出，尤其是近年来激光全息技术与其他

3、学科技术的综合应用，激光技术更体现了它的广阔的应用前景。1激光全息技术的原理1.1全息照相和普通照相15乐山师范学院毕业论文全息照相和普通照相有一定的联系，它们都是以光波作为信息的载体，以光信息的储存和显示为目的。但它们在原理上有着本质的区别【1】，普通照相是以几何光学原理为基础，利用透镜成像来记录各点的光强分布，所成像为二维平面图像，物象间关系是点点对应的，只要底片破损就不能重现图像。而且普通照相对外界环境要求不高，一般条件都能满足。全息照相则不同，它以光的干涉、衍射等物理光学的规律为基础，引入适当的相干参考波，这样它就记录了物体的振幅信息和位相

4、信息，因而才能得到三维立体图像的实像。在感光底板上得到的不是物体的像，而是物光与参考光的干涉条纹，这些条纹的明暗对比度、条纹的形状和疏密反映了物光波的振幅和相位分布。经过显影、定影处理后，变得到了一张全息图。它相当于一块复杂的光栅，只有在适当的光波照明下才能重建原来的物光波。全息照相得到的是三维立体的实像。物象之间的关系是点面对应的，全息图上每一点都记录了所有的物光信息，无论磨损还是残破，只要得到一小块儿全息图，就能把原来的物体真实再现出来。1.2激光全息照相激光全息照相分为两步：波前的干涉记录和波前的衍射再现【2】。1.2.1波前的干涉记录激光束

5、照射物体产生物光束，另一束激光作为参考光束，使两束光在空间相遇，从而发生干涉，感光材料置于其中某一平面处，记录下该平面处的干涉条纹，即全息图。(1)其中、分别为物光波和参考光波在全息图平面的复振幅分布。式（1）中第一、二项为0级衍射项，第三项为原始像（即+1级像），第四项为共轭像（即-1级像）。如图1就是全息照相的记录光路15乐山师范学院毕业论文图1　全息照相的记录光路如图，激光束通过快门后经过分束板分为两束：透射的一束经平面镜M2反射、扩束镜L2扩束后作为参考光投射到全息干板E上；反射的一束经平面镜M1反射、扩束镜L1扩束后照到被摄物上，再经过物

6、体的漫反射作为物光束也投射到E上。整个光路光轴在同一个水平面上，光束通过各元件中心。物光与参考光夹角在45o左右。黑暗中把全息干板夹在干板架上，使感光乳剂面朝向物光和参考光，静置一分钟后启动定时曝光器。取下干板，在暗室中显影，水洗后定影一段时间用水冲洗干净，最后晾干，全息图就制作好了。1.2.2波前的衍射再现在全息干板上不能观察到原来物体的像，这是因为它记录的不是物体的几何图像，只能看到许多明暗不同的干涉条纹，但可以利用光栅衍射原理，使全息图再现物体发出的光波，这个过程就称为全息图的再现。如图2所示就是再现过程的观察光路图，照射在全息图上的光是由一

7、束从特定方向或与原来参考光方向相同的激光束(通常称为再现光)，全息图像上有许多明暗不同的干涉条纹，这些条纹相当于一个复杂的光栅，按光栅衍射原理，再现光将发生衍射，物体在原来位置时发出的光波与“+1级”衍射光是发散光完全一样，将形成一个虚像，同时与原物体完全相同，称为真像；“-1级”15乐山师范学院毕业论文衍射光是会聚光，将形成一个共轭实像，称为膺像。这样就可以看到那个逼真的三维立体图像（虚像）。图2全息图的再现当用原始参考光再现时，全息图平面的光波场复振幅分布为：（2）利用衍射公式对上式进行衍射积分计算即可获得物体的像光场分布，从而获得强度和位相再

8、现像。2激光全息显示2.1全息显示的发展及应用15乐山师范学院毕业论文全息技术能够综合虚拟物体以及显示三维物体逼真形象的能