在相當(dāng)長的一段時期內(nèi)，如何同時記錄物波所攜帶的物體的強度信息與相位信息成為困擾光學(xué)工作者的一大難題。1942 年，F(xiàn). Zernike為解決弱相位物體的光學(xué)顯微成像問題，提出了利用光的衍射特性將物波中不可見的相位信息變換為可見的強度信息的相襯濾波顯微原理，并因此獲得1953 年度諾貝爾物理學(xué)獎，從而開創(chuàng)了光學(xué)波前變換的先河。1949 年，D. Gabor[為消除象差、提高電子顯微鏡的分辨率提出了利用波的干涉和衍射特性記錄和重現(xiàn)物波波前的原理，即全息術(shù)原理，并因此獲得了1971 年度諾貝爾物理學(xué)獎。自20 世紀60年代激光器出現(xiàn)以后，光全息術(shù)得到了迅速的發(fā)展，成為最有效和應(yīng)用最普遍的一種波前測量方法，在科學(xué)研究、工程技術(shù)的許多領(lǐng)域都得到了成功的應(yīng)用。 N{!@M_C^%R  
@_;vE(!5  
波前變換就是改變?nèi)肷洳ㄇ暗恼穹��?或)相位分布，使其滿足特定的需要。在日常生活和科學(xué)研究中廣泛使用的球面透鏡就是最典型的波前變換器件，用它可以改變?nèi)肷洳ㄇ暗南辔环植迹瑥亩鴮崿F(xiàn)成像功能。隨著科學(xué)研究的深入開展，傳統(tǒng)的基于幾何光學(xué)的波前變換已經(jīng)不能滿足日益復(fù)雜的波前變換需要。如何靈活地改變?nèi)肷涔獠ǖ牟ㄇ埃�使其滿足不同領(lǐng)域的特殊需要，成為現(xiàn)代光學(xué)領(lǐng)域重要的研究內(nèi)容之一。 `
n e9&+  
%IUTi6P l  
波前測量和波前變換，由于都涉及到對光波波前振幅和相位信息的記錄和處理，是兩個密切相關(guān)的問題。例如，一物波和一束參考波相干疊加形成的干涉圖樣，即全息圖，一方面可用來測量分析被記錄物波的波前特性，另一方面，它本身又構(gòu)成了一種特殊的波前變換器件，可以將與參考光相同的入射波前變換成與物波相同的波前。與傳統(tǒng)的幾何光學(xué)變換方式相比，這種基于衍射的波前變換方式具有更大的靈活性。計算全息(CGH Computer-Generated Hologram)或衍射光學(xué)元件(DOE－Diffractive Optical Element)就是在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新的波前變換器件。隨著微加工技術(shù)的成熟，衍射光學(xué)元件已經(jīng)成功應(yīng)用于激光波前整形、X射線顯微成像、光記錄和光存儲設(shè)備等許多領(lǐng)域。波前測量和波前變換研究領(lǐng)域的一個最新發(fā)展趨勢是數(shù)字、實時、動態(tài)。如用CCD (Charge Coupled Device) 數(shù)碼相機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光學(xué)記錄材料記錄全息圖，并直接輸入計算機進行數(shù)據(jù)處理和波前信息的提取，這種方法通常又稱為數(shù)字全息(Digital Holography)。在波前變換方面，通過計算機設(shè)計的計算全息圖或衍射光學(xué)元件，無需利用昂貴費時的微加工工藝進行加工制作，而是直接輸出顯示到計算機控制的高分辨空間光調(diào)制器（本課題主要研究扭曲向列型液晶空間光調(diào)制器 TN-LCSLM），實時、動態(tài)地改變?nèi)肷涔獠ǖ牟ㄇ啊＿@種數(shù)字波前測量和波前變換方法在數(shù)字全息顯微、三維形貌測量、圖像識別、圖像防偽和加密和醫(yī)學(xué)診斷、三維層析成像(Tomographic)等研究領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。­­ *zX^Sg-[  
T(+*y  
1 數(shù)字全息數(shù)字全息術(shù)(Digital Holography) 采用CCD數(shù)碼相機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光學(xué)記錄材料記錄全息圖，并直接輸入計算機進行數(shù)據(jù)處理和波前信息的提取。由于采用光敏電子元件作記錄介質(zhì)，數(shù)字全息圖不需要顯影、定影等繁瑣的后續(xù)處理，因此曝光時間可以很短，適合記錄運動物體的全息圖；由于采用計算機數(shù)字再現(xiàn)，不需要光學(xué)元件聚焦就能方便、靈活地再現(xiàn)不同截面上的物波分布；全息圖以數(shù)據(jù)形式存貯在計算機中可移植性大大增強，便于通過計算機編程來消除各種像差、噪聲等因素對再現(xiàn)像的影響，提高再現(xiàn)像的像質(zhì)；更為重要的是數(shù)字全息可以分別定量地得到被記錄物體再現(xiàn)像的振幅和位相信息。 -li;w tCS  
w~e$ul(IQM  
數(shù)字全息與傳統(tǒng)全息的最大區(qū)別是數(shù)字記錄與數(shù)字再現(xiàn).數(shù)字全息采用的光路與傳統(tǒng)全息沒有太大區(qū)別，區(qū)別在于記錄過程，數(shù)字全息采用數(shù)碼相機（CCD或者 CMOS）進行記錄，全息圖以二維數(shù)據(jù)的形式存儲在計算機中，再現(xiàn)過程是通過算法實現(xiàn)的.借助于計算機軟件（本人常用MATLAB DIGFFRACTIC）進行數(shù)據(jù)處理，得到再現(xiàn)的圖像。 Hegj_FQ  
^p\n/#B  
2 計算全息隨著數(shù)字計算機與計算技術(shù)的迅速發(fā)展，人們廣泛地使用計算機模擬、運算、處理各種光學(xué)過程。在計算機科學(xué)和光學(xué)相互促進和結(jié)合的發(fā)展近程中，1965年在美國IBM公司工作的德國光學(xué)專家羅曼使用計算機和計算機控制的繪圖儀做出了世界上第—個計算全息圖。計算全息圖不僅可以全面地記錄光波的振幅和相位，而且能綜合復(fù)條的。或者世間不存在物體的全息圖，因而具有獨特的優(yōu)點和極大的靈活性。從光學(xué)發(fā)展的歷史上看，計算全息首次將計算機引入光學(xué)處理領(lǐng)域。很多光學(xué)現(xiàn)象都可以用計算機來進行仿真。計算全息圖成為數(shù)字信息和光學(xué)信息之間有效的聯(lián)系環(huán)節(jié)，為光學(xué)和計算機科學(xué)的全面配合拉開序幕。 >T29kgF2  
0IbR>zFg.  
光學(xué)全息圖是直接用光學(xué)干涉法在記錄介質(zhì)上記錄物光波和參考光波疊加后形成的干涉圖樣。假如物體并不存在，而只知道光波的數(shù)學(xué)描述，也可以利用電子計算機，并通過計算機控制繪圖儀或其它記錄裝置(例如陰極射線管、電子束掃描器等)將模擬的干涉圖樣繪制和復(fù)制在透明膠片上。這種計算機合成的全息圖稱為計算全息圖。計算全息圖和光學(xué)全息圍一樣，可以用光學(xué)方法再現(xiàn)出物光波，但兩者育本質(zhì)的差別。光學(xué)全息唯有實際物體存在時才能制作，而計算全息的合成中，最要在計算機中輸入實際物體或虛構(gòu)物體的數(shù)學(xué)模型就行了。計算全息再現(xiàn)的二維修是現(xiàn)有技術(shù)所能得到的唯一的三維虛構(gòu)像，具有重要的科學(xué)意義。 K!!#";Eo  
   :C#(yp  
計算全息的發(fā)展受到兩個木同因素的刺激，一個是全息學(xué)的發(fā)展處擴極盛時期，另一個是電子計算機控制繪圖剛開始普及。羅曼在光學(xué)研究方面的成就，加上他在 IBM公司工作，使他很容易地走上了計算全息研究的這條路。據(jù)羅曼說，他摘計算全息的動機開始于1965年，那年夏天他在密執(zhí)安人學(xué)暑期班授課時，密執(zhí)安大學(xué)研究所的柯茲馬和他談起用計算機繪制振幅濾波器的問題，同年羅曼征19M工作時，由于激光器壞了，又要做全息因。在危急時刻，他用計算機代替激光器做出了全息圖，這是第一個記錄振幅和相位信息的計算全息圖。雖然他的方法在準確性方面存在一些缺點，但因原理簡單，到目前為止初學(xué)的人還常常采用他的方法。1967年巴里斯把快速傅里葉變換算法應(yīng)用到快速傅里葉變換計算全息圖中，并且與羅曼一起完成了幾個用光學(xué)方法很難實現(xiàn)的空間濾波。顯示了計算全息的優(yōu)越性。1969年賴塞姆等人又提出相息圖，1974李威漢提出計算全息干涉圖的制作技術(shù)。計算全息的主要應(yīng)用范圍是：①二維和三維物體像的顯示；②在光學(xué)信息處理中用計算全息制作各種空間濾波器；③產(chǎn)生特定波面用十全息干涉計量；④激光掃描器；⑦數(shù)據(jù)存貯。 p,OB;Ncf/  
re@OPiXa v  
計算全息圖的制作和再現(xiàn)過程主要分為以下幾個步驟： gvxOo#8]  
3 k)P*ME#  
1抽樣。得到物體或波面在離散樣點上的值。 *;<oM 景洪市| 嘉鱼县| 石门县| 宁蒗| 南靖县| 宝清县| 莆田市| 凤阳县| 临颍县| 怀集县| 衡阳市| 青神县| 山东省| 平果县| 都江堰市| 静海县| 孟村| 广饶县| 孟村| 田林县| 卢龙县| 全椒县| 河北省| 浑源县| 门头沟区| 互助| 郑州市| 湾仔区| 汉沽区| 军事| 武定县| 新泰市| 万年县| 文山县| 合川市| 惠安县| 囊谦县| 凤庆县| 阿勒泰市| 百色市| 彰武县|