信息光学PPT课件第五章光学全息.ppt

二步彩虹全息的优点是视场大，但由于在制作彩虹 全息图，在经过二次采用激光记录过程，斑纹噪声大，因此直接应用有困难。1977年杨振寰等研究成功一步彩虹全息术，简化了记录过程，在实用方面取得了进展。 彩虹全息的本质是要在观察者与物体的再现像之间形成一个狭缝像，使观察者通过狭缝像看到物体的像，以实现白光再现。在一步彩虹全息方法中，用一个透镜同时把物体和狭缝的像记录下来，这样就不需要主全息图了。下图是其一种记录光路图。 F S H R 一步彩虹全息的记录与再现 H R 眼 5.8.一步彩虹全息 我们也可以把物体和狭缝放在透镜焦点以外使它们在透镜的另一侧成像，记录时仍将干板放置于物体像和狭缝像之间。如下图所示 F S H R 一步彩虹全息的记录与再现 物体和狭缝放在透镜焦点以外 H 眼 由于式中出现二次相位因子，使物体的频谱产生了一个相位弯曲，因而全息图平面上的物光波并不是物体的准确的傅里叶变换。设参考点位于（0，-b)处，参考点源的表达式为 在全息图平面上的参考光场分布为 在线性记录条件下，全息图的复振幅透过率为 上式与物体放在前焦面上时傅里叶变换全息图的透过率完全相同。共中球面参考波的二次相位因子抵消了物体频谱的相位弯曲。因此，尽管到达全息平面上的物光场不是准确的傅里叶变换，但由于参考光波的相位补偿作用，我们仍能得到物体的傅里叶变换全息图，故称为准傅里叶变换全息图。 从上面的结果中，我们得到一个启示，即参考光波的形式提供了一种额外的灵活性，我们可以采用空间调制的参考波来记录一个全息图。以达到某种应用的目的，如信息的必威体育官网网址存贮等。 5.6.3 无透镜傅里叶变换全息图 物 针孔参考光束 胶片 如图参考光束是从和物体共面的一个点发出的球面波。用这种特殊光路所记录的全息图可称为无透镜傅里叶变换全息图。 这里只考虑基元全息图，即单个物点的全息记录 由前面讨论知道，点光源在胶片上的光场的复振幅分布为 R、O应是与（x,y)无关的复常数 物 针孔参考光束 胶片 曝光时记录的光强为 由坐标 的物点发出的光波与参考光波干涉后形成一个正弦条纹图样，其空间频率为 这种特殊的记录光路，物点坐标和全息图上的空间频率有一一对应的关系。这样一种变换关系正是傅里叶变换运算特征（为什么？），但没有用透镜就完成了，所以称为无透镜傅里叶变换图。 这种特殊的记录光路，物点坐标和全息图上的空间频率有一一对应的关系。这样一种变换关系正是傅里叶变换运算特征（为什么？），但没有用透镜就完成了，所以称为无透镜傅里叶变换图。 物点 参考光 物点的傅里叶变换全息图 干涉结果是正弦分布的干涉条纹 由式可以看出 物点离参考点越远，空间频率越高。若 最高空间频率，那么，只有坐标满足条件 是乳胶能分辨的 的那些物点才能在再现像中出现。 同轴晕轮光 像 像 无透镜傅里叶变换全息图的再现 5.7 像全息图 物体靠近记录介质,或利用成像系统使物体成像在记录介质附近,就可以拍摄到像全息图.当物体的像位于记录介质面上时,称为像面全息,所以像面全息是像全息的一种特例.像面全息的特点是可以用宽光源和白光照明再现清晰的像.因此广泛用于全息显示.下面先讨论光源宽度和光谱宽度对再现像的影响, 然后介绍像全息的拍摄. 5.7.1 再现光源宽度的影响 我们已经知道,用点光源照明全息图时,点物的再现像也是点像,但是当光源的线度增加时,由于再现像的位置是与再现点源的位置有关,因此,再现像不再是一个点,而会变成一条线,使像模糊.但是,理论研究表明,当物体接近全息记录介质时,再现光源的线度可以增大,而再现像的线度不变. 我们可以利用5.5.14式作定量的解释. 若再现光源在x方向增宽了 则像也在x 方向相应增宽了 利用5.5.14式得 式中 是再现光源的角宽度.由上式可知,在一定的条件 下当物距z0很能小时,像距zi也很小,当物距z0趋于零时,像 距zi也趋于零,于是 这时光源的宽度不会影响再现像的质量. 5.7.2 再现光源光谱宽度的影响 如果再现光是白光点光源,由于再现像的位置与波长有关,因而再现像不再是一个点,而是与波长有关,呈现出一条彩色线,从而使像模糊,这种模糊的程度与物体到全息平面的位置有关. 由5.5.14式可知,当物体严格位于全息图平面上时,再现像也位于全息图平面上 表现为消色差,它不随照明波长而改变. 而物体上远离全息图的那部分,其像也远离全息图,这些像点有色差并使像模糊.不过,如果物体离全息图的距离较小时,用白光再现仍能得到质量相当好的像. 下面仍旧利用公式5.5.13-5.5.514定量讨论再现光的光谱宽度对再现像的影响. 为了使参考光和再现光为平行光时,上述公式也能用 我们将公式5.5.13-5.5.514改写为三角函数形式. 如图I为