采用KNSBN:Ce光折变晶体同时记录物体的两种全息图

由于KNSBN：Ce光折变晶体对He－Ne激光有较强的非线性效应，在双光束耦会放大中有较大的耦合放大系数，在全息记录中又可达到较高的衍射效率，且易生长，加工，又由于He－Ne激光的实用性和稳定性，因此KNSBN：Ce光折变晶体在全息存储等方面将会得到更普遍的应用。无论是透射或反射的体积全息图，当全息图再现时，只有满足布喇格条件，全息图才可以产生一个再现象，在通常的全息记录条件下，若不采用特别的措施一般难以同时制作透射和反射全息图，因此也无法同时得到这两种全息图的两个再现象。在使用KNSBN；Ce光折变晶体的全息实验中，我们发现：由于晶体内表面的反射，人射的物光除大部分透射外，还有小部分反射。这束反射光虽然相对其人射物光或参考光而言很弱，但是在一定的条件下，这束微弱的反射物光仍然可以在和参考光的双光束耦合中得到放大并形成具有较高衍射率的全息图。在文献”‘中我们已分析讨论了利用晶体的人射光以及由晶体内表面的反射光作为泵浦光简单地产生相位共扼光的方法。这里我们进一步提出，用KBSBN：Ce光折变晶体作为全息记录介质可以在记录物体反射全息图的同时，又记录物体反射光而产生的透射全息图．     

运动调制参考光实时全息测量位移方向研究

提出用物体运动调制参考光实时全息测量物体位移方向的理论、方法和技术。用一束近似平行的光照射贴有反射镜的物体,由两者分别反射到全息干版上的物光和参考光相干涉形成和记录实时全息图。用原记录光束照射全息图,使试件沿一定方向位移,通过实时全息图观察到的实时干涉条纹会随观察点的移动而移动。物体位移方向、干涉条纹位移方向和观察点位移方向之间有确定的关系,推导了这种关系的数学表达式。根据这种关系归纳出了测量物体位移方向的基本法则。用不同试件完成了测定位移方向的实验,验证了所提出的新理论、新方法和相应新技术的正确性。     

单光束分波前调制参考光两次曝光全息测位移方向

本文提出用单光束分波前调制参考光两次曝光全息测量物体位移方向的方法。在两次曝光全息图的记录过程中，置物体一侧的反射镜作微位移，反射镜反射的参考光被调制，由此记录的双曝光全息图含有物体位移方向的信息。在测量光路统中，设置了两张全息干版，一张用于记录单光束分波前调制参考光两次曝光全息干涉图；另一张记录非调制双曝光全息干图。前者用来分析物体的位移方向，后者用于计算物体位移的数值。通过分析，从理论上确定了物体位移方向与反射镜位移向之间的基本规律。文中着重阐述了位移方向的测量原理，导出了相关公式，给出了实验结果。     

应用激光全息技术制造衍射光栅的研究进展

用全息技术制造衍射光栅就是通过摄制点源的全息图而制造的光栅。大家知道,全息图所记录的是物光和参考光之间的干涉条纹,它相当于一个复杂的光栅。当物光和参考光均为点源时,其干涉条纹就有比较简单的规律,所得到的全息图可视作一个广泛意义下的光栅。     

三维物体全视差全息体视图的快速计算

针对传统全息技术对三维数据源要求高、计算量大以及实现速度慢等问题,提出了一种三维物体全视差全息体视图的快速计算方法。该方法对全息面和再现面分别进行空间分割和频谱采样,通过迭代傅里叶变换算法计算多个基元全息图,叠加构成全息图单元。由摄像机获取三维物体不同角度的二维视差图像,基于人眼双目视差立体视觉原理,构建视差图像与全息图单元的对应关系。最后,利用全视差图像调制全息图单元中对应衍射方向的基元全息图,快速合成三维物体全视差全息体视图。基于液晶空间光调制器构建的光学系统对全息体视图进行了再现实验。结果表明,与传统全息图计算方法相比,本文方法容易获取数据源,计算量较小,能够快速计算全息体视图,实现三维物体不同视角图像的再现。     

无零级衍射分量的高带宽离轴数字全息

提出了一种消除零级衍射分量对离轴数字全息影响的方法以提高离轴数字全息的有效空间带宽。该方法在大的物参光强比记录条件下,用预先记录的参考光强对全息图进行归一化,并做对数变换和一维离散希尔伯特变换去除零级衍射分量。然后,通过指数变换恢复出物波光场,从而实现无零级衍射分量的高带宽离轴数字全息。从理论上对方法原理进行了分析,给出了基于有限脉冲响应的一维离散希尔伯特变换算法。最后,通过实验对本文方法进行了验证,并讨论了光强比对零级衍射分量抑制效果的影响。结果表明,无论零级与一级衍射谱是否发生混叠,当参考光强度比物光强度大5倍以上时,采用本文方法均可以有效去除零级衍射分量的影响。     

全息条纹元件在光学仪器中的应用

<正> 光学元件在光学仪器中一般起转折光线的作用。大多数光学元件是利用光学介质的界面的反射和折射来改变光束方向的。当然也可以用光衍射原理来达到上述目的。最早的衍射光学元件是在1896年瑞利发明的波带板。近代光学仪器中常用的各类衍射光栅就是利用衍射来实现其复杂功能的元件。利用全息方法记录的光束(二束或二束以上)干涉衍射全息图,其理论模型从广义上可看作是一种复杂的变间距的衍射光栅——全息光学元件(HOE)。因此HOE是一种有别于像     

双镜分波前单光束双曝光全息的理论分析

本文研究双镜分波前单光束双曝光全息的理论，设计的光学系统用二个平面反射镜从单一的扩展激光束提取二束参考光和一束物光，藉此记录物体恒位移下的双曝光干涉图?这种干涉图含有位移的大小和方向的双重信息。     

数字全息位相拼接实验研究

数字全息拼接技术旨在实现较大物体的检测或在同样的测量面积下获得更高的空间分辨力,实现方法是采集被测物体多个子孔径的数字全息图,且保持相邻子孔径之间有一定的重叠区。分别精密再现各个子孔径的数字全息图,然后将各孔径的位相信息进行拼接,以获得全孔径的位相分布。分别处理了反射型分辨力板(子孔径数为2×4)和透射性微透镜阵列(子孔径数为4×4)两个样本的全息图,并给出了消除测量光束和参考光束非等光程所引入的误差的方法。     

可分离双参考光两次曝光全息法测机械变形方向

提出用可分离双参考光两次曝光全息测量物体变形方向的方法,设计的光络系统用两个平面反射镜将一束扩展激光束分成两束参考光和一束物光,藉此记录物体变形下的可分离双参考光两次曝光全息干涉图。这种干涉图含有物体变形的数值和方向的两种信息,从理论上对此作了分析,叙述了测量物体变形方向的方法,给出了试验结果。     

基于数字全息的单透镜表面轮廓检测

为了对光学元件的三维面型进行检测,提出了用数字全息的方法实现单透镜的非接触无损、高效率检测。首先构建了离轴透射式数字全息系统,采用角谱算法对数字全息图进行再现,然后采用HRO相减法消除零级衍射干扰像,提高全息图质量,利用最小二乘法对相位进行解包裹,进而获取透镜的三维轮廓信息。实验结果表明,数字全息技术能有效获取光学元件表面轮廓信息。     

基于全息图放大的数字全息显微结构测量

针对典型预放大数字显微全息光路中存在的二次位相误差,本文设计了基于全息图放大的数字全息显微光路。此设计中,光束首先照射透明显微物体,然后与平行参考光干涉,形成全息图,最后经显微镜获得放大的全息图。这种光路从系统上直接消除了主要由球面波引起的位相畸变,有利于数字处理及实时化。作者以位相光栅(30 lines/mm,槽深约0.3 µm)作为实验样本,对此光路进行了分析研究,并分别用菲涅耳近似法和卷积法再现单幅全息图,同时获取了物体的强度信息和三维位相信息,位相深度的计算结果为0.27 µm。结果表明本文设计的光路对二次位相产生的离焦误差有明显的抑制作用。     

全息光弹性中的非漫射照明全息摄影

在全息光弹性试验中,采用非漫射照明全息摄影所获得的全息图,可在白光下再现。所需的光弹性数据,可直接取自全息图。此外,全息图再现时的等和线,不随观察视线的改变而漂移,干涉条纹细而清晰。     

基于加密傅里叶变换全息印刷防伪技术研究

在研究双随机相位数据加密技术的基础上,结合印刷技术和全息技术的特点,提出了一种基于傅里叶变换印刷全息标识防伪方法。该方法将二值认证图像经过输入面和频谱面上双随机相位加密模板调制生成的物光,与参考光叠加生成加密的傅里叶变换全息图,该全息图可生成印刷全息防伪标识。通过打印和扫描实验验证了加密的傅里叶变换全息标识,可以通过数字印刷技术印制在证件等印刷品上作为防伪标识,具有重要的实用意义。     

全息扫描镜直线扫描分析及像差校正

介绍了全息扫描镜的原理,给出了等空间频率分布及变空间频率分布的全息扫描镜结构.基于全息图相位及相位传递函数方法,分析了全息扫描镜产生直线扫描条件,推导出记录子全息图各参数之间的关系,得出了利用短波长光记录子全息图,用长波长光再现,实现线性扫描的结果.提出了由于波长移动引起的像差校正方法.分析了摆动与偏心对扫描特性的影响.简介了所设计的变空间频率分布的全息扫描镜.     

光学全息的数字实现

研究光学全息的数字模拟,探讨数字全息的数字重构方法,以菲涅耳衍射积分的实现方法为基础,采用MATLAB软件实现菲涅耳全息图的数字记录和数字重构模拟,给出模拟结果.利用离散菲涅耳衍射积分方法完成数字全息图的数字重构.利用数字图像处理方法对所得的数字全息图进行适当滤波处理,有利于消除零级像和孪生像,获得清晰的数字再现像.引入全息变换,根据全息图的不可撕毁性,研究了全息变换在数字图像压缩中的应用,对给定的二值化图像实现压缩存储及解压缩处理.     

多重计算全息水印技术

为了增强水印安全性,用三维物体作为水印信息嵌入载体,提出了一种基于层析法的多重计算全息数字水印技术.该方法用层析技术得到三维物体的菲涅尔(Fresnel)全息图;利用Arnold变换对全息图进行置乱加密,置乱后的图像作为待嵌入水印;选择离散余弦变换(DCT)作为嵌入与提取算法;将Arnold变换次数与三维物体每层的衍射距离作为加密密钥.数字仿真与实验结果显示,当密钥正确时,从水印中提取的全息图的再现结果与直接再现全息图的结果一致,可以再现出三维物体相应层次的信息;密钥错误时,从水印中提取的全息图的再现结果无法识别,水印提取失败.实验结果证明了水印嵌入及提取算法的正确性,表明提出的方法可以实现水印信息的立体化和多重化,具有较高的安全性和易于实现等优点.     

同态滤波法抑制离轴数字全息零级项

针对离轴数字全息图受记录器件像元尺寸的限制而在数字再现时存在再现像受零级项串扰的问题,提出了一种抑制离轴数字全息零级项的方法.根据图像灰度可由图像照度及表面反射率共同决定的原理,将全息图看作入射分量和反射分量的乘积,利用入射分量变化缓慢且集中在低频段,反射分量反映图像细节并集中在高频段的特性,用同态滤波方法处理数字全息图.设计了同态滤波器,其上下限分别为0.001和1,直径为300 pixel.用该方法实现了对衍射距离为34 cm的菲涅尔数字全息图的零级项抑制,并对重构出的物光对比度以及物体的细节信息进行了增强.     

空间光调制器模拟光栅产生高阶和分数阶涡旋光束

用空间光调制器模拟叉形光栅的方式产生高阶和分数阶涡旋光束,分离各阶涡旋光束并探究单级特性,探测其拓扑荷数以验证实验方法的正确性。设计了涡旋光束生成光路,编写了产生叉形光栅全息图的计算机程序,利用透射式空间光调制器模拟叉形光栅,以全息图的方式加载到空间光调制器上。调节参数改变全息光栅图样,得到拓扑荷数从1.0到100.0的整数阶与间隔为0.1的分数阶涡旋光束。利用孔径光阑分离出一级衍射,分析其特性并利用干涉法测量其拓扑荷数。实验发现,整数与分数阶光场分布与拓扑荷数为单调关系,拓扑荷数接近100时光束质量显著下降的特性,利用干涉法测得的拓扑荷数与计算全息图设置的参数完全相同。干涉测量结果验证了计算全息方法的正确性。该方法装置简易、参数可调,可为高阶和分数阶涡旋光的产生和应用提供一定的参考。     

基于BSO晶体反射式全息光栅的振动测量系统

以光折变晶体硅酸铋(BSO)为记录介质,构建了基于反射式全息光栅零差干涉振动测量系统。系统中的参考光与被振动信号调制的信号光以反射式记录全息的方式射入BSO晶体,在晶体内干涉形成反射式动态全息并实时衍射,通过对信号光的透射光和参考光的衍射光所形成的干涉信号进行解调即可得到所测的振动信号。研究了两入射光束夹角、光强比、晶体晶向等测量条件对系统测量灵敏度的影响,分析了耦合增益与测量灵敏度的关系。结果表明,以压电陶瓷(PZT)为被测对象时,系统最高可探测到频率为360kHz的振动信号。分析显示:由于反射式全息降低了布拉格光栅的空间周期,提高了入射晶体的信号光和参考光的耦合效率,故其测量灵敏度高于透射式全息光栅振动测量系统。