计算全息图的基本理论与制作.pdf

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1、第34卷第1期2012年2月光学仪器OPTICALINSTRUMENTSV01．34。No．1February，2012文章编号：1005—5630(2012)0卜0016一06计算全息图的基本理论与制作*覃芳(上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海200093)摘要：与传统光学全息相比，计算全息图因具有极高灵活性，制作简单并且能够记录实际不存在物体的特点而被广泛应用。越来越多的专家和学者致力于研究计算全息图。在介绍计算全息基本理论后，采用四阶迂回相位编码方法，基于MatLab平台分别制作了傅里叶二元计算

2、全息图和菲涅耳二元计算全息图。再现实验中得到的再现像直观明显，对研究和开拓计算全息图更广泛的应用具有参考价值。关键词：计算全息图；傅里叶变换；菲涅耳全息图；再现；MatLab中图分类号：TP336文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn1005—5630．2012．01．004B嬲ictheoryandrealizati伽ofc咖puterge玳ratedholog船mQINF姗g(Schoolof0ptica卜ElectricalandC0mputerEngineering，Universityo

3、fShanghiforScienceandTechnology，Shanghai200093，China)Abstract：Comparedwithtraditionalopticalholography，CGHhasbeenwidelyusedduetoitshighflexib订ity，simplerealizationandthecapabilitytorecordinexistentobject．MoreandmoreexDertsandscholarshavededicatedthemselvest

4、otheresearchofCGH．Afterabriefintroductionofthebasictheoryof()GHafourth_orderdetourphaseencodingmethodisusedtoobtainFourierbinaryCGHandFresnelbinaryCGHbasedonMatLab．Thereconstructionimagesareexplicitandclearinthereconstructionexperiment．It’sagoodreferencefor

5、researchanddevelopmentofextensiveapplicationsofCGH．1【eywo阿s：o。盯lputergeneratedhologram；FburiertrarlSfo肌；Fresnelhologram；re。onstruction；MatI，ab引言随着数字计算机与计算机技术的迅速发展，人们广泛地使用计算机去模拟、运算、处理各种光学过程。在计算机科学和光学相互促进和结合的发展进程中，1965年德国光学专家罗曼(LohmannAW)使用计算机和计算机控制的绘图仪做出了世界上

6、第一个计算全息图。计算全息图不仅可以全面地记录光波的振幅和相位，而且能够记录综合复杂的，或者世间不存在物体的全息图，因而具有独特的优点和极大的灵活性。从光学发展的历史上看，计算全息首次将计算机引入光学处理领域。很多光学现象都可以用计算机来进行仿真，计算全息图成为数字信息和光学信息之间有效的联系环节[1]。传统的全息技术是用光学的办法，用干涉记录的方法制作全息图。计算全息是用计算机编码制作全息图，把无波的数学描述。收稿日期：2011一08—17作者简介：覃芳(1982一)，女。广西南宁人，硕士研究生，主要从事光

7、电信息处理方面的研究。第1期覃芳：计算全息图的基本理论与制作·17·输人数字计算机处理后，直接产生全息图，代替了用光学设备实地记录，既可以完全节省光源且对光学设备的精度要求不高，又能制作实际并不存在的各种物体的全息图，且噪声低，重复性高，比光学全息具有明显的简易性和灵活性[2。4]。由于计算全息图的这些优点，再加上计算机的处理速度和存储性能的不断提高，因此绘图技术的不断发展以及多种编程语言的广泛应用都给计算全息的发展与应用带来新的突破和发展。在杂志、书刊上发表的文章也很多，广泛地研究着计算全息的各个课题。这些

8、不同的研究可粗略地分为三个方面：(1)计算全息图制作的算法，主要研究新的算法以提高计算的速度。文献[5]提出了一种制作计算全息干涉图的基于牛顿迭代法的新算法，该算法高效快捷。文献[6]提出了一种快速、简易的计算机制作全息图的方法。(2)提高计算全息图的质量，降低其再现波面的误差。文献[7]利用数字图像处理的方法对计算全息图进行滤波处理，消除了零级像和原始像，使数字再现时得到了清晰的再现像。文献[3]