1、6. Principle of holography 全息学原理,概述,余弦光栅的制备和余弦光栅的衍射场,余弦型环状波带片的制备和衍射场：,思考：如果M2不是平面镜，而是一个物件。,所有光波都可以看成不同方向的平面波的叠加。物光可以看成大量点光源的集合。,全息术是英籍匈牙利人伽伯（D. Gabor)于1948年发明，目的是提高电子显微镜的分辨本领。,D. Gabor 190019791971: Nobel Prize,共轴全息记录和共轴全息再现,最初设计：,60年代随着激光器的出现，出现离轴全息术。(E. N. Leith and J. Upathieks),参考光波R， 物光波O，干涉场UH
2、：,干涉光强分布：,物光波前的全息记录双光场干涉,物波O是物体上各点源发射的大量次波源的相干叠加，可以表示为：,参考光波：,干涉强度：,IH的记录和存储：,显影和定影，底片的透过率tH和相干强度成线性关系：,这样便制备了一张全息片(Hologram)，全息片是一张干涉图，它包含了物光波前及其共轭波前的信息，可以通过对照明光的衍射再现物光波前及其共轭波前。,全息图的衍射场相因子分析的运用,用一准单色光波R照射，产生衍射场，其波前函数：,突出了照射光波和物光波及其共轭光波，在光波前有一个T1的操作。,三个操作系数：,变换因子T1:,为全息图的0级衍射波,变换因子T2和T3:,照明光表示为：,于是：
3、,经典情况一：,照明光和参考光是正入射的全同平面波。可以设：,于是,物光 波前再现,物光 共轭波前伴生,经典情况二：,可以设：,于是：,等效棱镜-偏转,物光波前真实再现,共轭波受到一,等效棱镜的作用而偏转。,照明光和参考光是斜入射的全同平面波,经典情况三：,照明光和参考光是全同球面波。,于是：,-等效透镜,物光波前真实再现,问题：在什么情况下放大和缩小？什么情况下出现虚象？,二次相因子，,可以设：,经典情况四：,照明光和参考光是共轭球面波。可以设：,于是：,-等效透镜,伴生实象,物光波前受到一等效透镜的作用，发生放大、缩小和偏转，也可能虚象变成实象。,如果参考光为平面光，照明光为球面光，或者参
4、考光为球面光，照明光为平面光，再或者参考光和照明光为不同球心的球面波，衍射场的情况如何？,一般性结论：,全息图的衍射场总包含三种主要成分，即O波及其共轭波O*，还有R波：变换系数T2和T3中的振幅因子近似为常数，相因子不外乎是单纯的线性因子、单纯的二次因子和二次因子和线性因子的混合，其作用等效于一个棱镜或者透镜再或者一个密接的透镜和棱镜，作用于O波和O*波，仍能保持O波和O*波的主要特点和基本形貌。,全息图的观察,物体上每 一点发出的球面波都贡献于整个记录干版，所以物体和全息图的对应关系是“点面对应”，也就是全息图上每个局部都包含着物的全部信息。而普通照相物和图的对应是“点点对应”。,全息照相
5、与普通照相各自的特点:,全息,全息显示,轻型化多功能化,无损检测用于工程领域,全息检测,全息元件,智能机器人,光计算机,航空航天,智能武器,全息电影,全息动画,立体图画,模拟军事演习,全息研究方向及应用领域,FQG200型非球面激光全息光弹仪是一种多用途综合性物理光学仪器。主要用于全息光弹试验，亦可进行光弹条纹倍增、斜射和补偿等试验，并能进行散光光弹试验。此外还能进行激光全息干涉、散斑计量和莫尔法等力学试验还可进行振型测定等非破坏性试验。在进行各种干涉测量时，具有高精度、非接触、可得全场信息等优点。 仪器由分光、偏振光、准直光、参考光和旋光系统以及加载系统、全息平台和各种附件组成。可应用于机械
6、、动力、造船、宇航、医学、土木工程等领域,Fig.3 Reconstruction image of the x-ray hologramThe wavelength of reconstruction wave() is nm, which is from Ar+ ion laser. And the distance from the photopaper to the hologram is 4370mm.,Fig.2 X-ray hologram of cobwebThe wavelength() of the X-ray used is nm, the current of the
7、storage ring falls from 120mA to 100mA during exposure, the exposure time is 30minutes, the distance from hologram to sample is 10.0mm, and the recording medium of the hologram is photoresist PMMA.,“水窗”波段软X射线全息成象及其光学再现蒋诗平 张玉煊 付绍军 张新夷（中国科学技术大学国家同步辐射实验室 合肥 230029）陈建文 徐至展（中国科学院上海光学仪器与精密机械研究所 上海201800）摘
8、要 以合肥同步辐射为光源，在3.2nm波长下，用光刻胶PMMA记录了蜘蛛网丝的同轴全息图；用普通光学显微镜读出全息图，放大的全息图记录于普通照相胶片上；用波长457.9nm平行光再现了原物并用印相纸直接记录。再现象中蜘蛛网丝的直径小于1m。关键词 “水窗”X射线 同轴全息 光学再现,全息显示,全息电影：1976年苏联首次制备了全息电影，1983年欧洲对超常条件下物体瞬态过程的研究。,压膜彩色全息,造成一张彩虹全息图，化学处理形成浮雕型全息,用电镀法在凹凸版面上镀上一层 镍 ，造成一个冲模,用这个冲模在透明胶片上压上凹凸图案,全息干涉计量术,将变化的或位移的物光波前和标准物光波前，先后曝光记录在
9、同一张全息图上，于是，这张全息图便同时再现两个或多个物光波前，它们相干叠加形成一套干涉花样。从而干涉花样的测量分析，可以精确地诊断出微小变形或位移或振动模式等。,超声、红外或微波全息,全息存储,光折变全息存储和光学信息处理,飞秒全息,采用光学方法透过生物组织体断层成象，是现代生物光学研究的最远大的目标之一，其主要原因之一是它在医学光学成象领域有着潜在的应用前景.它与其他已经临床使用的医学成象技术(比如，X射线透视、CT、磁共振等)相比，对人体伤害较小，可对软组织成象，也有望提高分辨率.这样，就有可能诊断出早期癌症，特别是乳腺癌.,由钛宝石锁模激光器发出的飞秒激光脉冲进入全息光学系统，由分束器(
10、半反射镜)分为物光束和参考光束，物光束通过成象目标、肌肉组织和一个空间滤波器系统，由一个合束器(半反射镜)使物光和参考光会合，再通过一个成象系统将肌肉组织的出射表面成象于CCD靶面上，调节参考光路中的延迟线，使参考光脉冲与最早到达光同时到达CCD靶面，干涉形成象面全息图10，而后续到达光在时间上没有与参考光相遇，不能形成干涉条纹，只形成模糊的亮背景.,图2(a)是记录的单幅电子学全息图；图2(b)是将全息图作Fourier变换得到的频谱分布；图2(c)是将频谱作滤波处理，保留足够的可以恢复出一级衍射象的一级衍射谱，并在频域坐标平移后的频谱分布；图2(d)是将滤波、平移后的频谱做反Fourier
11、变换得到单幅全息图的再现像；图2(e)是30幅再现像平均迭加的结果.可以看出，通过处理得到了清晰的金属丝的图象.,金属丝的频谱分布,侯比学陈国夫郝志琦丰善王淑岩王屹山王国志中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学技术国家重点实验室，西安710068 1998-11-20收稿,傅立叶变换光学导论小结 波前变换和相因子分析，余弦光栅的衍射场， 傅立叶变换光学大意， 阿贝成像原理与空间滤波，泽尼克的相衬法， 全息术原理,Holographic memory is one of the methods to obtain increased storage intensity. A holograph
12、ic three-dimensional disk with a diameter of 120 mm supports 100 Gbytes 1 Tbytes with a readout rate of more than 200 Mbits/s.,Shift multiplexing for holographic storage system using fiber bundle referencing,Two-wave mixing in the presence of an incoherent beam. The incoherent beam lowers the space-charge field. Thus, we can use an incoherent beam to control the intensity of coherent beams.,Spatial light modulators to produce coherent replicas of incoherent images play a key role in optical information - processing systems.,
