信息光学的发展

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1、信息光学的发展吴建波光电1401140150127-、全息技术的发展简介全息照相技术是1948年英国科学家丹尼斯•伽伯(DennisGabor)力改善电子显微镜成像质量提出的重现波前的理论，并因此获得了诺贝尔奖。但当时巾于缺乏纯净的能够相互干涉的光，全息阁的质量很差。直到十二年以后的1960年，激光器问世，美国密执安大学的埃梅蒂•利斯与朱里斯•尤佩尼克拍成了第一张全息相片，全息技术才有了蓬勃快速的发展。1948年，伽伯为提高电子S微镜的分辨率，在布拉格的“X射线显微镜”、泽尼克的相衬原理的启示下，提山了一种用光波记录物光

2、波的振幅和相位的方法，并用实验证实了这一想法。为了进一步证实其原理，他先后采用电子波与可见光进行了验证，并在可见光中得到了证实，同时制成了第1张全息图。从那时起至20世纪50年代末期，全息图都是用汞灯作为光源，而且是参考光与物光共轴的共轴全息即同轴全息图。它与4-1级衍射波是分不开的，这是全息术的萌芽时期。这个时期全息图存在2个严重问题，一个是再现的原始像与共轭像分不开；另一个是光源的相干性太差，因此在这10多年中，全息术进展缓慢。离轴全息术是在激光器出现以后产生的用激光记录激光再现的全息术，其特点是获得的物体重现像与照

3、明光分离，易于观察。1960年激光的出现，提供了一种高相干度光源。1962年，美国科学家利思(Leith>和乌帕特尼•克斯(Upatnieks)将通信理论屮的载频概念推广到空域屮，提出了离轴全息术，就是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3个在空间互相分离的衍射分量，其屮一个复制出原始物光。这样，同轴全息图两大难题宣告解决，产生了激光记录、激光再现的全息图。从而使全息术在沉睡了十儿年之后得到了新生并进入了一个极为活跃的阶段。此后，又相继出现了多种全息方法，如大景深全息照相法、激光

4、记录与激光再现的彩色全息照相法等。白光全息术是利用白光制作全息阁，用激光或白光照明观察再现，这是全息术的最高阶段，至今虽有不少人做了一些初步工作，但尚未有突破性进展。激光的高度相干性，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。这也给全息技术的实际使川带來了种种不便。于是，科学家们又冋过头来继续探讨白光记录白光再现全息图的可能性。它将使全息术最终走出有防震工作台的黑暗实验室,进入更加广泛的实用领域。二、全息技术的应用前景全息技术的应用非常广泛，并不断被应用于新的领域，以下列举了全息技术的部分重要应用

5、。（一）全息显示全息显示主要利用全息照相能重现物体三维立体图像的特点，因全息片能给出和原物大小一样、细节精美、形状逼真的三维图像，所以是极有发展前景的应用之一。它可以用來复制历史文物艺术珍品、全息肖像、全息装饰品和全息风景画等也可用于超景深照相，使远距离到近距离的物体同时记录在一张全息底片上。而从其再现像中逐次按不同距离分层观测，不受普通照相景深的限制。全息显示常用的全息术有：透射和反射全息、像面全息彩虹全息、真彩色全息、合成全息和模压全息等多种类型。其屮除透射全息图需要用激光再现外，其余都可用自光再现，从而使在自昼自然

6、环境中可观察到三维景像。近年來模压全息逐步进入到人们生活中，并受到人们的欢迎和喜爱模压全息把浮雕艺术和照相艺术相结合，用多层次体现三维空间，极具有观赏价值它除了作为艺术全息品便于携带和保存外，己广泛用于防伪标识、贺卡、商标、纪念封和图书插图等领域，国内外都已形成一种巨大的产业。（二）全息干涉计量全息干涉的相干光束是由同一系统产生的。因而付以消除系统的误差、降低对光学元件的精度要求。全息干涉计U:能实现《精度非接触无损三维测:U:,对任意形状、任意粗糙表面的三维漫反射表面的物体，都能相对分析测量到波长数量级的水平，同时还可

7、以对一个物体在2个不同时刻的状态进行对比，从而探测物体在一段时间内发生的任何变化。全息干涉测量技术己与莫尔技术、光电检测技术、CCD数据采集技术、计算机技术等结合起来，实现了自动、快速、准确的实时测量。目前，企息干涉计量分析在无损检验、尺、r形状和等《线的检测、振动分析等领域屮已得到广泛的应用。全息干涉计量是全息应用的一个重要领域。（三）全息防伪技术防伪与我们的生活息息相关，将全息技术应用于防伪领域可以大大提高防伪功效。如第二代身份证上的视读防伪：当以适当角度看身份证正而时，会有长城标志出现，变换角度，长城标识的颜色会发

8、生变化。从全球角度看，第一个将全息图片作为防伪标识的产品是johnnyWalkeWhishy（―种威士忌），该酒的销售额较以前增加Z45%。上世纪90年代全息防伪迎来首个鼎盛时期，无论高档商品促销、名优商品的防假冒或有价证券（如信用卡、钞票、护照签证）的防伪和加密以及图书、印刷、印染、装潢、纪念邮票和广告标牌等等，都