6.2-同轴全息与离轴全息图

6.2同轴全息与离轴全息一.同轴全息图1.记录光路被拍摄的物体：必须高度透明，如幻灯片、照相负片等.当这样一个物体被准直相干光源照明时，透射光由两部分组成：（1）由t0项透过的一个强而均匀的平面波；（2）由透射率变化形成弱的散射波。00,yxt用公式可以表示为：00000,,yxttyxt平均透射率，相当于参考光，即上图的直接透射波。表示在平均透射率上下的变化，相当于物光波，即图中的衍射波。0tt条件：在线性记录条件下，所得到的全息图的振幅透过率为：全息干板记录下来后，经过显影、定影，即得到全息图！投射到离物体距离为z0处的照相底片上的光强为：2,,yxORyxI注：因为R具有均匀性，因此用R表示参考光即可，不写R(x,y)。yxROyxORyxOtyxItyxtb,,,,,202.再现光路用振幅为C的平面波垂直入射全息图，则透射光场为：432120,,,,,,UUUUyxROyxORyxOCCtyxItCyxCtyxUbU1是直接通过透明底片的平面波，它受到均匀衰减而未受散射；U3表示正比于原始散射波，看起来是从原始物体的一个虚象发出的，如图所示。yxO,U4正比于O*(x,y)，它将形成一个实象，位于透明底片和虚象相反的另一面，离底片的距离为z0。结论：同轴全息图同时产生物体透射率变化的实象和虚象，两个像的中心都在全息图的轴上。我们将这两个像称为孪生像。它们相隔距离为2z0，并且有一个相干背景伴随出现。00,yxtU2可忽略不计，因为有，意味着物光比参考光弱得多；0tt二.离轴全息图1.记录光路准直光束一部分直接照射到物体上，物体的透过率；000,yxt另一部分照射到物体上方的棱镜，以倾角偏折到全息底片上。全息底片上光照的复振幅分布为物光和参考光的叠加，即yjAyxOyxU2exp,,物光波参考光波其中参考光波的空间频率为sin因此，底片上的强度分布为yjyxAyjyxAyxAyxI2exp,O2exp,O,O,22把O(x,y)表示为振幅和相位分布yxjyxOyx,exp,,Ο则有yxyyxAOyxOAyxI,2cos,2,,22满足线性记录条件下，得到的全息图的复振幅透过率为yjAOyjAOOtyxtb2exp2exp,2经过显影、定影后，得到全息图！2.再现光路把一束振幅为C的均匀平面波垂直入射到全息图，如图示，透射光场为U1代表一个沿透明底片轴传播的平面波，是直接透射光；U2是空间变化的一个光锥，主要能量靠近底片轴；U3正比于原物的波前，意味着该项将形成物体的一个虚象；U4正比于原物波前的共轭，意味着在底片的另一侧形成物体的一个实象。yjyxCAOUyjyxCAOUyxOCUCtUb2exp,2exp,,43221意味着虚象偏离轴一个角度。3.离轴全息的优点由于采用了具有一偏角的参考光束，所以再现原物时，O和O*有不同的传播方向，使得虚像、实像在方向上相互偏离，并且还与U1、U2分开。要成功地分离实像和虚像，必须选择合适的参考角，使min4.孪生像完全分离的条件不考虑全息图本身的有限孔径。再现光波采用最简单的单位振幅平面光波垂直入射，即C=1，有。表示自相关，并且式中，yxOFTGAGyxUFTGGyxUFTGGGyxUFTGtyxUFTGb,,,,,,,,,,,,,,,0044033002211假设物体的最高空间频率为B周/mm，于是频谱G0如图所示。条件：时，G3和G4才不会与G1、G2重叠。B3B3sin1min当参考光比物光强得多时，这个要求可以减弱一些。从物理上来看，G2项是由物体上每一点和物体上所有其他点的光干涉产生的，而G3和G4项都是参考光和物光的干涉所引起。当物光大大弱于参考光时，G2项比G1、G3和G4小得多，可以忽略不计。这时，最小参考角只要使G3和G4互相分离即可，即：推广的离轴全息光路装置全息导航=4183全息术实验实现立体电视的方式对应为两大类：一类是利用两眼的视差特性，使一对视差信号的两幅图像同时出现在屏幕上，让两眼分别观看这两幅图像来获得立体感觉；第二类是利用一只眼睛也能获得立体感的特性，将一对视差信号的两幅图像先后轮流地出现在屏幕上，从而获得立体感觉。世界上最酷的透明玻璃电视CLARO推出了一款以前从未见过的显示器——透明玻璃电视，名为“Holoscreen”。它不同于现在的任何一款电视，是全息技术与视觉审美的无瑕结合的产物。可称得上是显示技术的大革命。称它是革命性的显示器，主要是因为这种电视运用的是全息技术。大家可能对显示器上运用全息技术还很陌生。在这里，有必要简单给大家介绍一下“全息技术”。全息技术最早是应用在照相上的。它实际上是利用了光的干涉原理。把物体特有的光波资讯记录在感光材料上，经过显影定影处理後，得到一张全息图。这张全息图上面是没有图像的。要想看到图像，就是要使光波重现。重现的图像与原物一模一样，如同透过窗口观看外面的景物一样。移动眼睛可以看到物体的不同侧面。观看前後不同距离的景物时，效果更加出色，与看话剧演出没什麼两样。Holoscreen就是把这一原理应用在了电视上。看它後面的投影机相当於光波资讯记录仪，它的显示器就是用来显示全息图的。它整个的萤幕是由10mm厚的玻璃制成。面积为1.5mx1.0m长方形。外面有一透明的材料覆盖其上，面积比显示的屏稍大一点，为610mmx814mm。从图中可以看到Holoscreen整个占的面积比较大。它显示的画面是在半空中。它可以接受所有输入格式。从电视、DVD、录影、个人计算机到笔记本，都能使用。全息影像不戴眼镜的3D幻影画面揭秘名为Holovision的全息影像技术，通过复杂的光学作用在展示台上立体呈现，轻灵的物体在无尽的空间浮动，似乎触手可及。屏幕大小可以根据客户的要求灵活设置，高可为3米5，长为3米至18米，不需要拼接。可实现幻像如同真车或真人在空中浮现，真人和幻像可结合使用，如真人主持人一挥手，舞台上出现巨大的立体幻像，跟随支持人的解说旋转变幻。Holovision的特点包括在色彩的丰富性、解析度和尺寸等各个参数上有着很大的优势，通过特殊的材料和技术，是影像的长度超过3米而不需要拼接，目前国内只有少数厂商可以实现。在性价比上也非常出色。