应用技术篇-光学全息术-光信息存储技术电子教案课件.ppt
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1、10.1白光再现全息图10.2合成全息10.3模压全息技术菲涅耳全息图菲涅耳全息图菲涅耳全息图菲涅耳全息图 物理意义:物理意义:菲涅耳近似条件菲涅耳近似条件:R(xr,yr)菲涅耳全息图记录菲涅耳全息图记录 光路中各量的意义光路中各量的意义 rrlrO(xo,yo)r0l00zHx,y物体和观察平面之间的距离物体和观察平面之间的距离远远大于物体尺寸的线度远远大于物体尺寸的线度 只对轴附近的一个只对轴附近的一个小区域内进行观察小区域内进行观察 菲涅耳全息图特点菲涅耳全息图特点 物体特征:物体特征:二维或三维漫射体,透射型或反射型二维或三维漫射体,透射型或反射型 物光波特征:物光波特征:是物体的菲
2、涅耳衍射波,是物体的菲涅耳衍射波,物与干板距离满足物与干板距离满足菲涅耳近似条件菲涅耳近似条件 记录与再现:记录与再现:激光记录,激光再现激光记录,激光再现菲涅耳全息图菲涅耳全息图 记录记录 再现再现O(x,y)R(x,y)HO(x,y )C(x,y)H记录与再现光路(离轴型)记录与再现光路(离轴型):夫琅和费全息图记录光路与再现情况(离轴型):记录光路与再现情况(离轴型):记录光路记录光路(一)(一)z0OL Rf H 再现模式(再现模式(A)C(x,y)是是 平面波平面波夫琅和费全息图零级零级共轭像共轭像原始像原始像PO0expjO fzO0exp-jO C(x,y)0LH夫琅和费全息图
3、再现模式(再现模式(B):):C(x,y)是是 球面波球面波d0d i H原始像原始像共轭像共轭像0C(x,y)零级零级zPLd0,d i 满足透镜的物像关系10.1白光再现全息图 白光再现反射全息图,又称白光再现反射全息图,又称 丹尼苏克丹尼苏克 全息图全息图 Denisyuk hologram白光再现全息术记记录录光光路路H问题问题全息图的全息图的 物光物光 在哪里在哪里??Laser全息图的再现全息图的再现全息图的再现全息图的再现白光白光H仅当=0 时满足布喇格条件单色像白光再现反射全息图适用的记录介质适用的记录介质新型卤化银乳胶新型卤化银乳胶 (50%)重铬酸盐明胶重铬酸盐明胶 (10
4、0%)光致聚合物光致聚合物 (100%)特别注意特别注意干涉条纹极限密度高达:干涉条纹极限密度高达:3000 4500pl/mm记录时应特别注意记录时应特别注意 光路的稳定性光路的稳定性用用 途途白光反射全息技术是实现白光反射全息技术是实现 彩色全息彩色全息 的重要基础的重要基础白光再现反射全息图白光反射全息图白光反射全息图单色像像面全息术像面全息术 记录像面全息图的记录像面全息图的“物光波物光波”,是物体的几何像,是物体的几何像 “物物”与全息干板可实现与全息干板可实现“零距离零距离”再现像位置和像的尺寸受照明光波长的影响很小再现像位置和像的尺寸受照明光波长的影响很小 用复合光再现时色模糊量
5、和像模糊量很小用复合光再现时色模糊量和像模糊量很小特点特点讨论讨论1)怎样得到)怎样得到“物光波物光波”成像光波成像光波?2)记录像面全息图的)记录像面全息图的光路光路有何特殊性有何特殊性?3)像面全息图可否用)像面全息图可否用白光再现白光再现?白光再现全息术 方法二方法二 无透镜法(二步法)无透镜法(二步法)第二步第二步 共轭再现共轭再现H1 记录像面全息图记录像面全息图 OH1R1*H2R2第一步第一步 记录菲涅耳全息图记录菲涅耳全息图 用平行参考光用平行参考光像面全息术 记录记录OR1H1两种方法的优缺点两种方法的优缺点一步法一步法二二步法步法 方法较一步法复杂方法较一步法复杂 噪声大噪
6、声大 视场角大视场角大 可通过增大可通过增大 H1 相对相对 H2 的张角实现的张角实现 方法简便方法简便 视场角小(受透镜孔径限制)视场角小(受透镜孔径限制)可用于多重像的多角度存储可用于多重像的多角度存储 噪声小噪声小像面全息术 彩虹全息术彩虹全息术 1、概述、概述 历史的回顾历史的回顾白光再现全息术2、彩虹全息的发明思路、彩虹全息的发明思路3、二步彩虹全息、二步彩虹全息4、一步彩虹全息、一步彩虹全息 (1978年年 陈选、杨振寰)陈选、杨振寰)5、全视场彩虹全息、全视场彩虹全息(以一步法为例)(以一步法为例)6、体视对彩虹全息、体视对彩虹全息彩虹全息术彩虹全息术 1、概述、概述 历史的回
7、顾历史的回顾 1969年年 Benton(本顿)发明了本顿)发明了二步彩虹全息二步彩虹全息 1978年年 陈选、杨振寰陈选、杨振寰(美籍华人美籍华人)发明了)发明了一步彩虹全息一步彩虹全息 使方法简化,噪声降低使方法简化,噪声降低白光再现全息术以后以后 为扩大视场角、降低噪声,众多技术相继出现为扩大视场角、降低噪声,众多技术相继出现 如:如:条形散斑屏法条形散斑屏法 移动法移动法 零光程差法零光程差法 像散彩虹全息法像散彩虹全息法 与计算机技术相结合与计算机技术相结合的更先进的方法,等等的更先进的方法,等等 应用领域十分广泛应用领域十分广泛 2、彩虹全息的发明思路、彩虹全息的发明思路 普通全息
8、图为什么不能用白光再现?普通全息图为什么不能用白光再现?是由于是由于不同波长的再现像不同波长的再现像错位重叠,发生错位重叠,发生色模糊色模糊 和和像模糊像模糊所致。所致。能否设法把再现光波能否设法把再现光波压缩在空间很窄的一个条压缩在空间很窄的一个条 形区域里形区域里,不同的,不同的波长波长占据空间不同的占据空间不同的区域区域。当用白光照明时眼睛处在空间某一个位置,只当用白光照明时眼睛处在空间某一个位置,只 能看到能看到一种波长的再现像一种波长的再现像。移动观察位置,移动观察位置,依次看到不同波长的像依次看到不同波长的像,不再,不再 会出现色模糊,于是达到了白光再现的目的。会出现色模糊,于是达
9、到了白光再现的目的。白光再现全息术 彩虹全息术 图图 示示3、二步彩虹全息、二步彩虹全息制作菲涅耳全息图制作菲涅耳全息图 H1记记 录录白光再现全息术 彩虹全息术 第一步第一步第二步第二步制作彩虹全息图制作彩虹全息图 H2制作菲涅耳全息图制作菲涅耳全息图 H1R1激光激光H1记记 录录彩虹全息术 二步彩虹全息R1:平行参考光平行参考光第一步第一步以以 H1 的的共轭实像共轭实像为为“物物”,通过狭缝通过狭缝 S 记录彩虹全息图记录彩虹全息图 H2SR2R1*H1OH2记记 录录第二步第二步制作彩虹全息图制作彩虹全息图 H2彩虹全息术 二步彩虹全息再现再现H2R2*(白光白光)蓝蓝绿绿红红狭缝像
10、狭缝像彩彩虹虹像像黄黄紫紫彩虹全息术 二步彩虹全息 用白光再现(共轭光)用白光再现(共轭光)再再 现现To p2一步彩虹全息一步彩虹全息 (1978年年 陈选、杨振寰陈选、杨振寰)HSSRzOO记记 录录L彩虹全息术激光激光再现再现 彩虹全息图的特点:彩虹全息图的特点:彩虹全息图的特点:彩虹全息图的特点:1)可以用白光再现;)可以用白光再现;2)再现像呈现彩虹状的彩色,但再现像的色彩与原物体的)再现像呈现彩虹状的彩色,但再现像的色彩与原物体的 色彩无关,而仅与再现照明光包含的波长组分有关。色彩无关,而仅与再现照明光包含的波长组分有关。例如:用白炽灯照明和用日光灯照明,例如:用白炽灯照明和用日光
11、灯照明,得到的彩虹效果有很大差异。得到的彩虹效果有很大差异。3)彩虹全息属于假彩色全息。)彩虹全息属于假彩色全息。一步彩虹全息一步彩虹全息 和和 二步彩虹全息二步彩虹全息 的比较:的比较:1)一步彩虹全息制作简单,噪声小,但视场较小;)一步彩虹全息制作简单,噪声小,但视场较小;2)二步彩虹全息制作复杂,噪声较大,但视场大。)二步彩虹全息制作复杂,噪声较大,但视场大。彩虹全息术 一步彩虹全息v 记录记录记录记录彩虹全息图需注意的问题:彩虹全息图需注意的问题:彩虹全息图需注意的问题:彩虹全息图需注意的问题:1)狭缝的宽度应选择适当)狭缝的宽度应选择适当:狭缝过宽,再现时各波长对应的衍射区展宽,狭缝
12、过宽,再现时各波长对应的衍射区展宽,引起引起“混频混频”,像的单色性差;,像的单色性差;狭缝过窄,像的单色性好,色彩鲜艳,但光能量损失较大,狭缝过窄,像的单色性好,色彩鲜艳,但光能量损失较大,增加曝光时间,对系统的稳定度要求提高。增加曝光时间,对系统的稳定度要求提高。2)注意狭缝的放置方位)注意狭缝的放置方位:狭缝应垂直于光路平面。狭缝应垂直于光路平面。3)注意物体的放置方位)注意物体的放置方位:为了保证再现像是正立的,记录时,物体应为了保证再现像是正立的,记录时,物体应“卧卧”在在 光路平面内,即与狭缝相垂直。光路平面内,即与狭缝相垂直。彩虹全息术 一步彩虹全息LSL第第一一步步第第二二步步
13、SHRRHSS彩虹全息术OO胶面胶面朝前朝前胶面胶面朝后朝后5、全视场彩虹全息、全视场彩虹全息(以一步法为例)(以一步法为例)记记 录录(俯视图)(俯视图)全视场彩虹全息 采用原光路再现采用原光路再现(一)(一)(侧视图)(侧视图)OHO白光白光H再再 现现白光白光彩彩虹虹像像O采用原光路再现采用原光路再现(二)(二)(侧视图)(侧视图)H彩彩虹虹像像白光白光白光白光全视场彩虹全息 再再 现现全视场彩虹全息特点全视场彩虹全息特点1)可以用白光再现,出现彩虹像;)可以用白光再现,出现彩虹像;2)可以用二步彩虹全息方法制作;)可以用二步彩虹全息方法制作;3)满足共轭再现条件时,可在一张全息图的正、
14、反两)满足共轭再现条件时,可在一张全息图的正、反两面面 分别观察到物体的正面和背面,更加逼真。分别观察到物体的正面和背面,更加逼真。全视场彩虹全息 To p2 6、体视对彩虹全息、体视对彩虹全息用于记录自然界的三维大场景,用于记录自然界的三维大场景,记录记录 分两步进行分两步进行第第一一步步普通照相法2台照相机同步曝光左右彩虹全息术得到得到 左视图左视图 OL 和和 右视图右视图 OR第第二二步步全全息息照照相相法法二次曝光L D S HOLR毛玻璃毛玻璃左左右右65mm双孔板双孔板侧视图侧视图OR开开左孔左孔对对OL曝光曝光开开右孔右孔对对OR曝光曝光放放大大的的照照相相底底片片体视对彩虹全
15、息再再 现现左S右SHC=白光白光 R*彩虹全息体视对彩虹全息作业作业普通立体电影普通立体电影体视对体视对彩虹全息彩虹全息作业作业与与有何异同点?有何异同点?To 26 使左右两眼分别看到不同的视图使左右两眼分别看到不同的视图 左眼看左眼看左视图左视图 右眼看右眼看右视图右视图 视差立体感看图的原理不同看图的原理不同体视对彩虹全息根据彩虹全息原理,再现光的空间宽度被根据彩虹全息原理,再现光的空间宽度被双孔像限制在一个小区域里,使得两眼分双孔像限制在一个小区域里,使得两眼分别看到不同的视图。别看到不同的视图。普通立体电影根据光的偏振原理,成像光束是互相垂直根据光的偏振原理,成像光束是互相垂直的两
16、个线偏振光,利用互相垂直的两个偏的两个线偏振光,利用互相垂直的两个偏振片,使得两眼分别看到不同的视图。振片,使得两眼分别看到不同的视图。体视对彩虹全息相同点相同点 体视对体视对彩虹全息彩虹全息 与与 普通立体电影普通立体电影 的比较的比较相异点相异点 记录体视对彩虹全息注意事项记录体视对彩虹全息注意事项 1)第一步用普通照相记录时,必须根据与目标的距离)第一步用普通照相记录时,必须根据与目标的距离以及人眼的平均间距,精确计算两架相机的间距,以及对准以及人眼的平均间距,精确计算两架相机的间距,以及对准角度,包括水平方位和俯仰角度,保证符合人眼观察大景物角度,包括水平方位和俯仰角度,保证符合人眼观
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