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1、陜西理工學院全息技術及其發(fā)展應用王群（陜理工物電學院（系）物理學專業(yè)091班，陜西漢中723001）指導教師：賀雅琦【摘要】全息技術從其出現至今經歷了快速的發(fā)展，隨著理論和技術的逐漸成熟，全息技術已經越來越多的進入我們的生活，本文從全息技術的原理開始，回顧了全息技術的發(fā)展過程，并介紹了全息技術近年來的幾個重要應用?！娟P鍵詞】全息技術；全息成像；干涉；全息圖像；激光。全息技術是一種全新的光學成像技術，自1949年英國科學家丹尼斯?蓋伯(DennisGabor)提出以來，取得了飛速的發(fā)展，目前已經應用到科學研究、新技術的
2、發(fā)展以及工業(yè)生產的許多方面。一、全息影像技術概念及原理所謂“全息（holography）”即“全部信息”，是指用攝影的方法記錄并且再現被拍攝物體發(fā)出的光的全部信息，實現真實的三維圖像的記錄和再現。它的基礎和核心是全息照相。一般的三維圖像只是在二維的平面上通過構圖及色彩明暗變化實現人眼的三維感覺，而全息立體攝影產生的全息圖則包含了被記錄物體的尺寸、形狀、亮度和對比度等信息，能提供“視差”。普通照相是用光學鏡頭把物體成像在感光膠片上經過沖洗印相得到與物體相似的平面像，它記錄的是物體各點的光強分布。全息照相不用鏡頭成像，它
3、的基本方法是把一束激光用分束器分成兩束，一束激光直接照在感光膠片上，稱為參考光束；另一束光照明被攝物體再反射到膠片上.這束光稱為物光。物光與參考光在膠片上疊加起來，形成干涉圖。這樣的膠片經過沖洗后就得到全息照片。全息照相底片并沒有物體形象，是一片極細的各種條紋構成的圖案，若用原參考光去照射，便可得到原物體的空間(三維)再現影像，一般可得到一個虛像和一個實像。全息影像一般用激光進行，這是因為激光的頻率單一效果好。全息影像有兩種:一種是單色全息影像，一種是白光全息影像。單色全息影像只能在相同色光的激光下來觀察白光全息影像
4、可以在自然光下來觀察。二、全息影像技術的特點與普通攝影不同，全息攝影技術有以下幾個突出特點：（1）三維立體性所謂三維立體性，是指全息照片再現的圖像是三維立體的，具有如同觀看真實物體一樣的立體感。這一性質與現有的用偏振鏡觀看立體電影有著本質的區(qū)別。全息圖形象生動，再現的時候，全息圖能如實地呈現出物體的三維立體圖像，清晰度和逼真度高。（2）可分割性所謂可分割性，是指全息圖上任何局部的點都記錄了來自空間每一點的振幅、相位信息。所以全息圖即使記錄載體有缺損或部分損傷，也不影響整個圖像的再現依舊成像完整。（3）信息容量大一體全
5、息存儲的理論存儲量上限遠大于磁盤和光盤的存儲容量。同一張全息感光板可多次重復曝光記錄并能互不干擾地再現各個不同的圖像。因此其信息容量較大。三、全息技術的發(fā)展階段全息技術最初由英國科學家丹尼斯?蓋伯(DennisGabor)于1948年提出，他在前人的基礎上找到一種避免相位信息丟失的技巧，為提高電子顯微鏡的分辨率，他提出了一種用光波記錄物光振幅和相位的方法，并用實驗證實了這一想法，而且制成了第一張全息圖。整個20世紀50年代，一些科學家大大擴展了蓋伯的理論并加深了對這一新的成像技術的理解。直到1960年第一臺激光器問世
6、，解決了相干光源問題，繼而在1962年美國科學家利斯（Leith）和烏帕特尼克斯（Upatnieks）提出了第頁共5頁陜西理工學院離軸全息圖以后，全息技術的研究才獲得突飛猛進的發(fā)展，并越來越為人們所重視。近40年來，全息技術的研究日趨廣泛深入，逐漸開辟了全息應用的新領域，成為近代光學的一個重要分支。縱觀歷史，全息技術的發(fā)展可分為四個階段：第一階段是萌芽時期，是用汞燈作為光源，攝制同軸全息圖，全息圖的±1級衍射波是分不開的，稱為第一代全息。第一代全息圖存在兩個缺陷：一是再現的原始像和共軛像分不開；二是光源的相干性差。這
7、個時期是全息術研究的萌芽期，研究進展較為緩慢。第二階段是激光記錄、激光再現的離軸全息圖，用離軸的參考光與物光干涉形成全息圖，再利用離軸的參考光照射全息圖，使全息圖產生3個在空間互相分離的衍射分量，其中一個復制出原始物光。離軸光路解決了第一代全息圖的再現像混疊的問題，此稱為第二代全息。第二代全息圖仍然存在缺陷,其全息圖沒有色調信息。色調信息的損失是由于激光再現所引起的，為了解決第二代全息圖的問題，科學家提出激光記錄、白光再現的思想。在一定的條件下給全息圖賦予鮮艷的色彩，即第三代全息圖，此即第三階段。主要包括白光反射全息
8、、像全息、彩虹全息、真彩色全息及合成全息等，使光全息技術在顯示領域充分展現其優(yōu)越性。但由于激光的高度相干性，要求全息拍攝過程中各個元件、光源和記錄介質的相對位置嚴格保持不變，這也給全息技術的實際運用帶來了種種不便，于是第四代全息技術應運而生。第四階段是用白光記錄、白光再現的全息圖，這是一個極具誘惑力的方向，正在吸引人們去研究和探索。四、全息影像
