全息技术应用调研.docx

全息技术应用调研师范班2010级刘晓辉学号201011141903一全息术的发展1948年，英籍物理学家伽博（Gabor）首先提出了全息学原理，从而为全息术的诞生奠定了理论基础1全息学理论的提出全息术的发展至今已经历三个阶段：第一阶段是全息术的初始阶段，这一阶段主要是理论研究和少量的实验。光全息术是由D.Gabor发明的。他早期的工作是致力于提高电子显微镜的分辨率，那时科学家们认为新的显示时代已到来。1947年D.伽柏从事提高电子显微镜分辨本领的工作，受W.L.布喇格在X射线金属学方面工作及F.泽尔尼克的关于引入相干背景来显示位相的工作的启发[2]，伽柏提出了全息术的设想以提高电子显微镜的分辨本领。1948年他利用水银灯首次获得了全息图及其再现象，从而创立了全息术。但由于当时没有足够强的相干辐射源，全息术的发展陷入了休眠状态。面临着巨大的障碍和仅有的一点结果，使它的早期研究者不得不放弃了这种光学显示技术.50年代G.L.罗杰斯等人的工作大大扩充了波阵面再现理论。但是由于“孪生像”问题和光源相干性的限制，1955年以后全息术进入低潮阶段。2 激光记录激光再现时期第二阶段是在激光出现以后，用激光记录并以激光再现的时期。全息术黯淡的前途直至60年代初由于美国密执安大学雷达实验室进行的工作才使它重放光彩。该实验室从事综合孔径天线研究的E.N.Leith和J.Upatnieks几乎在Javen等人制成氦氖激光器的同时[3]，对Gabor的技术做了划时代的改进，同时成功地进行了三维立体漫射物的记录和再现实验。激光的出现，为全息术的发展开辟了广阔的前景，1961～1962年，E.N.利思等人对伽柏全息图进行了改进，引入“斜参考光束法”一举解决了“孪生像”问题，用氦氖激光器成功地拍摄了第一张实用的激光全息图。这样就使得全息术在1963年以后成为光学领域中最活跃的分支之一。1964年利思等人又提出了漫射全息图的概念，并得到三维物体的再现。与此同时，苏联的物理学家根据李普曼彩色照相法和伽柏全息法提出了反射全息图的概念。3 激光记录白光再现时期20世纪80年代以后至今是全息术发展的第三阶段，这个阶段是进行激光记录而用白光再现的研究，如反射全息、像全息、彩虹全息、模压全息及合成全息等。1962年，前苏联科学家Y.N.Denisyuk根据G.Lippmann的驻波天然彩色照相法提出了白光反射全息图。从此应用研究不断发展，许多科学工作者开始了他们自己的研究以探讨全息术的应用潜力及其应用领域，如全息干涉计量术、全息存储、全息光学元件、全息显微术、显示全息、计算全息等等。这期间，S.A.Benton彩虹全息术的发明揭开了显示全息图的应用序幕。他们的成功，使Gabor的全息思想在1971年获得诺贝尔物理学奖。二全息术种类菲涅耳全息全息照相分为两步：波前的干涉记录和波前的衍射重建[7]。以菲涅耳全息为例，首先是波前的干涉记录，如图1就是菲涅耳全息照相的记录光路。图1　全息照相的记录光路如图，激光束通过快门后经过分束板分为两束：透射的一束经平面镜M2反射、扩束镜L2扩束后作为参考光投射到全息干板E上；反射的一束经平面镜M1反射、扩束镜L1扩束后照到被摄物上，再经过物体的漫反射作为物光束也投射到E上。整个光路光轴在同一个水平面上，光束通过各元件中心。物光与参考光夹角在45o左右。黑暗中把全息干板夹在干板架上，使感光乳剂面朝向物光和参考光，静置一分钟后启动定时曝光器。取下干板，在暗室中显影，水洗后定影一段时间用水冲洗干净，最后晾干，全息图就制作好了。下面说全息图的再现[8]，菲涅耳激光全息是用激光再现的。观察虚像的方法如图2所示：　图2 虚像的观察将制作好的全息图放回拍摄时原物体的位置，用参考光照射全息图，在全息图后面原物所在位置上可以观察到物体的虚像。若要观察到原物体的实像，就要改用参考光的共轭光线来照射全息图，则可以用光屏在全息图后面接受到物的实像，如图3所示光路。图3 实像的观察彩虹全息彩虹全息术最初是由S.A.本顿提出的。它是用激光记录全息图，用白光透射再现。其基本特点是在记录系统中的适当位置上加入一个狭缝，限制再现光波，以降低像的色模糊。根据人眼是水平排列的特点，成像只有在水平方向有视差效应。彩虹全息保留了水平方向的物体信息，牺牲垂直方向的物体信息，从而可以降低对照明光源的时间相干性的要求。它将不同波长的光沿着垂直方向色散开来，在不同的高度可以看到不同颜色的假彩色立体再现像。由于狭缝的作用，眼睛在不同位置将会看到不同颜色的像，特别是当观察点的位置连续改变时，就会看到像的颜色发生连续变化，如雨后天空中的彩虹一样，因而成为彩虹全息。彩虹全息的衍射光有会聚性能，再现像的亮度较高。采用白光照明光源，可以避免相干散斑纹效应引起的噪声影响。三激光全息术的应用自激光问世以