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上一页 回首页 下一页 回末页 回目录 第九章 激光在信息技术中的应用 §9.2激光全息三维显示 * §1.7 光的相干性 第一章 辐射理论概要 上一页 回首页 下一页 回末页 第一章 回目录 9.2.1 全息术的历史回顾 全息术不断发展，至今已经历三个阶段。从盖伯最早提出全息术的思想之后的十多年，这个时期是全息术的萌芽阶段。这一阶段的全息术主要是理论研究和少量的实验。全息术发展的第二阶段是在1960年激光出现以后。20世纪80年代以后延续至今是全息发展的第三阶段。 （1）全息术不仅记录物体的散射光强，还记录了散射光的相位，能再现原物的立体图像。以下结合图9-14简要地说明全息照相的拍摄和再现原理。全息图的拍摄光路如图9-14(a)所示；图9-14(b)所示的光路为再现光路 图9-14 全息照相的拍摄和再现原理示意图 9.2.2 激光全息术的基本原理和分类 （2）全息图的分类有以下六种情况 9.2.2 激光全息术的基本原理和分类 按照记录介质的膜厚分类，有平面全息图和体积全息图两类； 按照投射率函数的特点分类，有振幅型和位相型两类，而位相型又可分为表面浮雕型和折射率型两类； 按照记录的物光波特点，可分为菲涅耳全息图、夫琅和费全息图和傅里叶变换全息图三类； 按照再现时对照明光的要求，可分为激光再现和白光再现两类。我们在后文将重点介绍这两类； 按照再现时观察者和光源的相对位置，可分为透射型和反射型两类； 按照显示的再现像特征，有像面全息、彩虹全息、3600全息、真彩色全息等等。 1.白光反射全息图 9.2.3 白光再现的全息三维显示 白光反射全息图是较为简单的一种白光再现全息图，其记录和再现光路如图9-15所示 。 图9-15 白光反射全息示意图 2.像面全息图 9.2.3 白光再现的全息三维显示 像面全息图需要利用透镜，记录的是物体的几何像。全息图的记录如图9-16a。白光再现如图9-16b。 图9-16 像面全息图的记录与重现 3.彩虹全息图 9.2.3 白光再现的全息三维显示 彩虹全息图因再现像存在彩虹般的色彩而得名，其基本方法是二步彩虹全息图。二步彩虹全息的基本原理如图9-17 图9-17 二步彩虹全息的基本原理 4.真彩色全息 9.2.3 白光再现的全息三维显示 为了能反映物体的本来面貌（也包括颜色信息），真彩色全息术的研究课题引起了人们的重视。目前已有多种真彩色全息图的制作方法，如白光反射型真彩色全息、夹层真彩色全息、假彩色编码的真彩色全息等，但是这些方法均还处于研究阶段，应用推广还有一定的困难。 5.合成全息 3600全息可以显示出物体3600一周的像，其三维立体感更强。 其记录分两步，第一步是将被拍摄的物体置于可绕中心轴旋转的平台上，用普通白光照明，当平台转动时，用电影摄影机对物体连续摄影（图9-18a），第二步是合成过程，利用彩虹全息光路，且在光路中插入一狭缝(图9-18b)，用全息软片记录。再现时，观察者能见到一个连续动作的立体像（图9-18c），像的颜色和彩虹全息的像相同，像的垂直方向视差也与彩虹全息再现像一样受到限制。 6.模压全息 目前所见的模压全息图大多数采用彩虹全息光路制作模压母版。根据模压工艺的要求，模压母版需要制成浮雕型，通常采用光刻胶版材料制作全息母版，然后对全息母版进行处理，以电镀、电化学方法制作金属模压版，最后以这个金属模压版去压印涤纶薄膜，得到大量的与原全息母版一样的高衍射效率的模压全息图。 9.2.3 白光再现的全息三维显示 图9-18 3600合成彩虹全息术的基本原理 1.计算全息图的制作和再现过程主要分为以下几个步骤 9.2.4 计算全息图 ①抽样，对物体或其波面抽样，得到在离散样点上的值；②计算，计算物光波和参考光波叠加后在全息平面上形成的光场分布；③编码，把全息平面上的光波复振幅分布编码成全息图的透过率分布；④成图，在计算机控制下，将全息图的透过率变化在成图设备上成图，再经光学缩版得到实用的全息图；⑤再现，需用光学方法再现出物光波 2.计算全息的主要应用范围 3.计算全息的优点 可以记录物理上不存在的虚拟实物，只要知道物体的数学表达式就可用计算全息记录下这个物体的光波，并再现该物体的像。 ①二维和三维物体像的显示；②在光学信息处理中用计算全息制作各种空间滤波器；③产生特定波面的光波用于全息干涉计量；④激光扫描器；⑤数据存贮。 9.2.5 计算全息三维显示的优点