全息照相原理及应用

1、引言我们看到的世界是三维的、彩色的，这是因为每个物体发射的光被人眼接受时，光的强弱、射向和距离、颜色都不同。从波动光学的观点看，是由于各物体发射的特定的光波601948全息、彩虹全息及合全息；第四阶段是当前所致力的方向，就是白光记录全息图。1全息照相的原理全息照相是一种二步成像的照相技术，它利用物光和参考光在感光胶片上进行干涉叠加形成全息照片，在运用衍射原理使之再现，因此全息照相的过程包括全息记录和全息再现两个过程。全息记录图全息记录1形成干涉条纹。设物光波：U x,y=A x,ye1x,y00参考光波：URx, y=ARx,ye2x,y式中 A , A0R成光波为：2,1分别为物光波参考光波

2、的振幅和初相位。当两束光波发生干涉，其合河北大学 2013 届本科生学年论文（课程设计）U x, y=U x,y+Ux,y0RIx,yUx,yUx,y* U x,yUx,yU x,yUx,0R0R A x,y2 x,y2 x, yAx,yei +x, yAx,yei 12120R0R0R= A x,y2 A0 x,y2 2A0 x, yARx, ycos1 2第三项是干涉项它使光强在感光板上产生明暗相间的条纹。干涉条纹的反衬度记录了物光波的振幅分布，干涉条纹的几何特征记录了物光波的相位特征。2全息再现图全息再现感光板记录的并不是物体的几何图形，而是物光波的振幅和相位的全部信息的不规则的干涉图样

3、。必须用一个与参考光束相同的光波（即再现光）去照射全息图，才能看到所照射物体的全息像。再现过程如下：设再现光复振幅分布为U x, y，全息图的振幅透过率为t x, y=t TI x, y，则透R0过全息图的光场为：U x, yURx, yx, y 0TAR2A eiR+TA2R2A0TA1R12 Aei 0TA1R12 Aei2202 13 PAGE PAGE 9由上式可知透过全息图片的光波由四项内容组成。3第一项是被衰减的再现光，透过全息图形成背景光，是零级衍射波。第二项是再现光方向上的透射光，但由于 A0一般较 AR小很多，因此此项可以忽略。第三项是一级衍射波，是一衰减的和原物光波完全相同

4、的波面，为光波的准确再现， 逆着光波可以看到一逼真的立体图像，此像为虚像。第三项是-1 级衍射波所形成的与初像共轭的全息实像。这样就可以看到衍射光形成的两个全息像，一实一虚。所看到的景物具有立体感，犹如现实中的物体一样。河北大学 2013 届本科生学年论文（课程设计）3全息图的特点全息照相的原理决定了它有以下特点：录了振幅，得到的是二维平面图像。因为全息照相过程中，物面和像面之间是点面对应的关系。形成的全息照片中每 一个局部都包含了物体各点的信息。互补干扰的出现不同的图像。愈大，反之愈暗。会出现放大或者缩小。4全息照相应用42060药、艺术、商业、及军事等领域有着广泛的应用。4制作全息光学元件

5、全息光栅最简单的全息图是两个平面光波相干叠加而得到的全息图，这种全息图是一组平行等间距的直条纹，它与刻划光栅可起相同的作用，故称全息光栅。条纹的疏密与两束光之间的夹角有关，只要改变夹角，就可以得到不同光栅常数的光栅。全息光栅制作方法简单、成本低；美誉周期性误差，杂散光少，对环境要求低。全息滤波片用夹角接近，且垂直于记录介质表面的两平面波相干叠加制得的全息图就是一张滤光片。当某复色光入射时，只有满足布喇格衍射条件的某波长的光才能再现出来，从而起到滤光作用，单波半宽度较干涉滤光片窄。全息透镜用两球面光波，或者一平面光波和一球面光波相干叠加所制得的全息图就是一个全息透镜。这种全息图的透镜作用，类似于

6、菲涅耳波带片的作用。全息扫描器可以由照相得到，但大多数情况下有计算机产生。通常是把一记录介质分割成若干等分，每一部分都是按所需要的两束相干光叠加而得到全息图。再现时，用一束已知的光照射全息图，同时按一定规律移动这个全息图，就会在预定的位置得到再现光而且随着全息图的移动，再现光的方向不断改变着，所以把它叫作全息光偏析器。全息存储5全息存储是利用全息照相的技术原理来实现数据记录的。这一概念是 Dennis Gabor 19841000TB2TB，相当于全息存储的“立方体糖块”的一个小碎片所提供的存储能力。全息存储技术将可成（1）全息存储具有存储容量大的优势。 （2）全（3）全息存储5河北大学 20

7、13 届本科生学年论文（课程设计）具有数据读取速率高和可并行读取的特点。近年来随着光电技术和器件的发展，全息存储的理论和方法的发展使这项技术日趋成熟，但是全息图的寿命问题仍有待解决。全息干涉测量6全息干涉测量设备方面主要发展有 （1）YSCI（2）SPQ-1（3）4）息光栅精密测试系统。6显示全息该技术在激光透射全息图片的基础上制作各种类型的全息图片，如白光透射、反射全7息图片等，这些图片可用于投影、室内装修、舞台布景、建筑等； 再如以动态显示的全7X3DCAD3D模压全息把全息图片压印到一定的材料上，用白光再现时，可以得到色彩艳丽而逼真的三维图像。模压全息的制作过程分为三个阶段:激光摄制原片全息图；电成型制金属模板；模压复制。8模压图片技术含量高，并带有保密性，可以防止复制，将全息防伪标志记录、存储或转移到护照、信用卡、及化妆品、酒类、家电等产品上可以起到防伪作用。5结论本文介绍了全息照相的原理及其应用，随着科技的进步，全息照相在不断向前发展。在不久的将来，全息照相能为人们的生活带来更加丰富的体验。把全息干涉计量术与计算机图像处理技术相结合，借助光电图像传感器、大孔径面阵CCD 器件和小型化的脉冲固体激光器等先进设备的出现，发展系统化、智能化、小型化的全息干涉计量装置将是未来全息干涉计量术的发展方向。彩斑斓。信全息术会走向一个越来越成熟的阶段，使我们的生活色河北大学 2013