資源描述：
《基于傳統光學全息探究數字全息》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在工程資料-天天文庫。
1、基于傳統光學全息探究數字全息摘要：數字全息是指用光電傳感器件（如CCD或CMOS）替代普通全息記錄材料記錄全息圖，再用計算機模擬光學衍射過程來實現所記錄物場的數字再現，實現了全息圖記錄、存儲、處理和再現全過程的數字化。相比傳統光學全息具有制作成本低，成像速度快，記錄和再現靈活等優(yōu)點，已受到越來越多的關注。本文基于傳統光學全息為進一步開展數字全息的應用研究提供了理論和技術基礎。關鍵詞：全息術；數字全息術；離軸全息；數字顯微1前言12基本原理12.1光學全息術12.1.1波前記錄12.1.2波前再現12.2全息圖的分類32.2.1同軸全息圖32
2、.2.2離軸全息圖42.2.3菲涅耳全息圖63數字全息術73.1數字全息術基本原理73.1.1數字記錄73.1.2數字再現83.2數字全息中的一些基本問題94數字全息的應用之數字全息顯微95小結12參考文獻12致謝121刖吞由于電子顯微鏡的分辨率較低，1948年，在布喇格(Bragg)和澤尼克(Zemike)工作基礎上英國科學家丹尼斯?加伯(DennisGabor)提出了全息術。1960年激光的岀現，及利思(Leith)提岀離軸全息，全息術的研究進入了一個新階段。具有以下基本特點：1)可以形成三維像；2)運用全息來照相可多重記錄，信息容量大
3、；3)原理上無須透鏡成像；4)照片的重現像可放大也可縮小。1967年美國科學家顧徳門(J.W.Goodman)首次提出數字全息⑴。數字全息顯微是數字全息技術最重耍和成功的應用，在后文屮將會介紹到。本文的主要內容:首先敘述了傳統光學全息術。接著，論述了數字全息的相關理論。最后,探究了數字全息的應用之數字顯微技術。2基本原理2.1光學全息術2.1.1波前記錄如圖2」所示。設物光波波前為⑵:(2-1)(2-2)O(x,y)=O(x,y)exp[-j4>o(x,y)]參考光波波前為：R(x,y)=R(x,y)exp[-j”R(x,y)]圖2」波前記
4、錄則被記錄的總光強為：I(x,y)=IO(x,y)+R(x,y)F=IR(x,y)I2+IO(x,y)F+R(x,y)O*(x,y)+R*(x,y)O(x,y)(2-3)或：I(x,y)=IR(x,y)I2+IO(x,y)F+2R(x,y)O(x,y)cos[dR(x,y)-(1)o(x,y)](2-4)上式屮前兩項是物光O和參考光R的強度分布，第三項是干涉項，包含O的振幅和相位信息，R振幅和相位都受到O的調制(調幅和調相)，止好使O波的相位分布轉換成干涉條紋的強度分布。2.1.2波前再現用相干光波照射時，設C(x,y)為復振幅分布，則透射
5、光場為：U(x,y)=C(x,y)t(x,y)=tbC+B'OO*C+B'R*CO+BRCCHU1+U2+U卄5(2-5)將C,O,O*看作波前函數。一般而言，如系數中含二次相位因子，相當于波前經過一個透鏡的聚散。如有線性因子，是經過了一個棱鏡的偏轉。如都有,則經過了聚散和偏轉。U屮th=to+(31RI2,b為常數。U2的系數屮含02,故5二3O2c代表振幅受到調制的照明波前。此項稱為0級波。U3項,當C=R時,(2-5)屮：Us(x,y)=B'R2O(x,y)(2-6)R?是參考光強度，5是原來0的準確再現，作用等價于記錄時原始物體發(fā)出
6、的光波，觀察時，可看到物像。介于發(fā)散，是虛像，如圖2.2(a)所示。此項稱為全息圖衍射場中的+1級波。對于笫四項：U4(x,y)=P?R2O*(x,y)、(2-7)C與R如都是平而波，5波成為會聚波，形成一個原物的實像。如都是球面波，形成一個大小不同于原物的實像。此項稱為全息圖衍射場中的?1級波。當C與R均為正入射的平面波時，土1級光波嚴格鏡像對稱。由共覘光波5所產生的實像，凸凹性與原物體相反，稱為應像。若C(x,y)二R*(x,y),則再現波場屮：Us(x,y)=B'R*R*O(x,y)(2-8)U4(x,y)=31R2O*(x,y)(2
7、-9)這時5再現O*,如圖2.2(b)所示。5再現O,給岀原始物體一個虛像，受R*R*的調制，虛像產生變形。照明光滾(b)圖2.2波前再現(a)用原始參考波照明:(b)用共軌參考波照明可知，振幅和相位信息變成干涉圖的強度調制。2.2全息圖的分類相對某一特定的分類依據而言，大致可分為：(1)按記錄介質膜厚分類：平面全息圖和體積全息圖；(2)按透過率函數的特點分類：振幅型和相位型，相位型乂分為表面浮雕型和折射率型；(3)按記錄的物光的特點：菲涅耳全息圖、夫瑯禾費全息圖和傅立葉變換全息圖；(4)按物光與參考光的相對位置：同軸金息圖和離軸金息圖；(
8、5)按再現時照明光的種類：激光再現和口光再現；(6)按再現時照明光和衍射光的方向特點：透射型和反射型；(7)按所顯示的再現像的特征：像而全息、彩虹全息、360度合成全息、真彩色全
