各种全息图及其应用

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1、各种全息图及其应用体积全息图计算全息全息记录介质1体积全息图当用于全息记录的感光胶膜厚度足够厚时，它在物光和参考光的干涉场中将记录到明暗相间的三维空间曲面族，这种全息图在再现过程中将主要显示出体效应，与前一节所介绍的平面全息图的特点有很大差别。这一类全息图称为体积全息图体积全息图胶膜厚度满足关系式式中d表示干涉条纹周期，n为记录介质的折射率，为记录波长2体积全息图的记录先讨论物光波和参考光波都是平面波的情形。根据光的干涉原理，在记录介质内部应形成等间距的平面族结构，称为体光栅，如下图示3布喇格定律与布喇格条件条纹面应处于R和O两光夹角的角平分线，它与两束光的夹角θ应满足关

2、系式：体光栅常数Λ应满足关系式式中λ为光波在介质内传播的波长。体积全息图对光的衍射作用与布喇格（Bragg）对晶体的X射线衍射现象所作的解释十分相似，因而常借用所谓的“布喇格定律”来讨论体积全息图的波前再现.上式称为“布喇格条件”，角度θ称为“布喇格角”。4体全息图对角度和波长的选择性若把条纹面看作反射镜面，则只有当相邻条纹面的反射光的光程差均满足同相相加的条件，即等于光波的一个波长时，才能使衍射光达到极强。若波长和角度稍有偏移，衍射光强将大幅度下降，并迅速降为零。特殊的应用前景：体全息图可以用白光再现。因为在由多种波长构成的复合光中，仅有一种波长即与记录光波相同波长的光才

3、能达到衍射极大，而其余波长都不能出现足够亮度的衍射像，避免了色串扰的出现。体全息图可用于大容量高效率全息存储。因为当照明光角度稍有偏离，便不能得到衍射像，因而可以以很小的角度间隔存储多重三维图象而不发生象串扰5透射体全息透射体全息图的情形：物光和参考光从介质的同侧射入，介质内干涉面几乎与介质表面垂直，因而再现时表现为较强的角度选择性。当用白光再现时，入射角度的改变将引起再现像波长的改变6反射体全息反射体全息图的情形：物光和参考光从介质的两侧相向射入，介质内干涉面几乎与介质表面平行，再现时表现为较强的波长选择性反射体全息能避免色串扰的出现，是一种较好的白光再现全息图，用白光再

4、现反射体全息时，只能得到单色再现像由于记录介质在后处理过程中发生乳胶的收缩，条纹间隔变小，使再现像波长发生“兰移”7体积全息图的衍射效率体积全息图衍射效率的定义平面全息图衍射效率的定义相同科格尼克（Kolgenik）在1969年提出的耦合波理论，以麦克斯韦方程组为基础，根据记录介质的电学或光学常数被调制的情况，直接解方程组，求出衍射效率的公式体积全息图的分类无论是透射体全息还是反射体全息都可依据书中表5.2所示的方法进行“无吸收位相全息图”是指记录介质的吸收可以忽略的情形“混合型全息图”是指既包含有振幅调制又包含有位相调制的全息图。余弦位相型体积全息图衍射效率最大8各种类型

5、全息图的最大衍射效率9计算全息计算全息将计算机技术与光全息术结合起来，可以实现光学全息术无法实现或难以实现的某些特殊功能。光全息术是利用光的干涉原理，借助于参考光将物光波的复振幅记录在感光材料上，能够实现这种记录的必要条件是物体的真实存在很多实际应用中理想的“物体”是很难制作，例如，用于检测光学元件加工质量的标准件，用于光学信息处理的空间滤波器，用于数据存储系统的相移器计算全息发展极其迅速，已成功地应用在三维显示、空间滤波、光学信息存储和激光扫描等诸多方面10计算全息图的制作计算全息图的计算机制作分为五步：对物光信息的采集：对于实际存在的物体，可利用扫描仪或数字摄像机进行数

6、据采集。而对于那些实际不存在的物体，可将其函数形式直接从键盘输入计算机抽样：用抽样定理将物函数离散化，得到物体或者波面再离散样点上的值，取抽样单元数不超过物的空间带宽积计算：计算物函数再全息平面上的光场分布编码：（两种途径）干涉的计算机仿真和迂回位相法存储：用计算机绘图仪直接画在纸上，然后用精密照相翻拍在照相底片上，适当放大或缩小到合适的尺寸11物信息的采集物光信息的采集是指确定物光信息的函数形式，一般表现为复振幅透射率函数（或反射率函数）对于实际存在的物体，可利用扫描仪或数字摄像机进行数据采集对于那些实际不存在的物体，可将其函数形式直接从键盘输入计算机物函数需要离散化，一

7、般取抽样单元数不超过物的空间带宽积，即满足关系式M·N≤Δx·Δy·Δfx·Δfy式中M、N分别为X方向和Y方向的抽样单元数，Δx和Δy为物体的空间宽度，Δfx和Δfy为物的频带宽度12物信息的处理计算傅里叶变换全息图：被记录的复数波面是物波函数的傅立叶变换。必须使用计算机完成物函数的傅里叶变换（借助快速傅立叶变换算法完成），得到全息图平面的光场复振幅函数。计算全息多采用傅里叶变换全息图。计算菲涅耳全息图：被记录的复数波面是物体发出的菲涅耳衍射波。须计算物函数经菲涅耳衍射到达全息图的复振幅分布，再将该复振幅分布编码