超短脉冲激光选通电子学全息成象系统研究

本文介绍了最早到达光概念，分析了超短脉冲激光电子学全息实现选通最早到达光成象的原理．用超短脉冲激光拍摄全息图，相当于用多色光记录全息图，当用单色光再现这种全息图时，会给再现象造成一个模糊量．在一般全息理论中，只讨论了采用单色光记录全息图，复色光再现所造成的模糊量．因此，本文中讨论的是一个与此相反的问题，即用多色光记录全息图，单色光再现的情况，并且着重讨论了超短脉冲激光记录全息图的情况．最后得出结论，在用超短脉冲激光拍摄全息图时，最好采用象面全息术．     

记录飞秒级超快动态过程的脉冲数字全息技术

采用脉冲数字全息技术实现对飞秒级超快动态过程的数字显微全息记录.其中，全息记录系统将单脉冲分割成具有飞秒至皮秒量级时间延迟的角度相同的物光子脉冲序列和具有同样时间延迟的角度不同的参考光子脉冲序列，并以空间角分复用的方式在普通CCD的一帧图像上记录下包含多张子全息图的复合全息图，然后通过数字傅里叶变换和数字滤波的方法，分别再现出每张子全息图所记录的图像.通过对飞秒激光激发空气电离过程的全息记录，获得了具有飞秒时间分辨的等离子体形成和传播过程的动态图像. 关键词： 超短脉冲激光 飞秒全息 脉冲数字全息 空间角分复用     

可分离再现的双脉冲曝光全息图

本文提出一种可以分别再现双脉冲曝光粒子场全息图的两幅图像的技术,记录全息图时,利用电光晶体和偏振分光棱镜,使两个光脉冲的物光波或参考光波沿不同的空间路径到达全息底板,从而通过不同的空间滤波在再现全息图时分别获得对应于不同脉冲时刻的粒子场图像.实验证实了该技术的可行性.     

超短脉冲激光电子学全息选通透过散射介质成象系统的噪音分析

本文详细分析了超短脉冲激光电子学全息选通透过散射介质成象系统的噪音因素,其噪音来源主要有电子学全息图的记录过程、再现过程以及CCD自身的噪音、系统光学元件产生的噪音等等,提出了相应的噪音处理措施.     

柴油机燃油喷雾场的激光全息研究

本文扼要地介绍了利用同轴激光全息和离轴激光全息技术研究柴油机燃油喷雾场的原理和方法。 同轴全息,假定油粒为不透光球体,给出了用点源球面波照射时在全息图面上的光强分布和用平面波再现在实象面上的振幅分布。讨论了为改善再现象质量所采取的措施:拍摄时,适当选择远场数N,我们实验的结果,N选在3,4到50之间效果好;用球面波记录,平面波再现比用平面波记录、平面波再现衍射效率高;再现时用高通滤波去掉亮背景。     

时域超短脉冲光栅记录和读取的研究

为实现超短脉冲信号的重现或整形,从理论上推导了时域超短脉冲光栅的记录和读取,并结合高斯型脉冲分布,讨论了信号脉冲、参考脉冲和读出脉冲宽度不同时的衍射结果,提出了利用超短脉冲全息实现超短脉冲信号的重现或整形等功能的方法.结果发现,长信号脉冲和短参考脉冲干涉记录全息后,如果用足够短的脉冲读取,衍射完全再现了原输入信号脉冲.但是在读出脉冲带宽接近于信号带宽时,衍射波频谱宽度有一定程度减小.     

超短脉冲激光电子学全息选通透过散射介质成象系统的噪音分析

本文详细分析了超短脉冲激光电子学全息选通透过散射介质成象系统的噪音因素，其噪音来源主要有电子学全息图的记录过程、再现过程以及ＣＣＤ自身的噪音、系统光学元件产生的噪音等等，提出了相应的噪音处理措施．     

超短脉冲数字全息术中的立体角分复用技术

将角分复用技术应用于超短脉冲数字全息术，可实现对超快过程的动态记录.其中，在角分复用的设计中，由于CCD像素尺寸的限制，一般对物光和参考光的角度要求较为苛刻.为此，提出了一种立体角分复用的方法，并使用连续激光数字全息实验验证了这种方法的有效性.在此基础上，根据超短脉冲数字全息术记录超快过程的特点，设计了能够实现自动连续进行立体角分复用记录的光路.计算分析表明，该光路可在一帧数字全息图上连续记录间隔为纳秒量级的多幅超快过程的动态图像. 关键词： 超短脉冲数字全息术 立体角分复用 超快过程     

单色CCD记录多波长数字全息图及再现像彩色显示

对多波长数字全息图的记录和再现像的彩色显示问题进行了研究.从菲涅耳近似算法出发,对在记录距离一定情况下,不同波长全息图数字再现像的像元所表示的几何尺寸会因波长不同而不同,从而导致各波长再现像无法重合的情况进行了讨论.通过理论分析,讨论了不同波长全息图像素数与再现像像元之间的关系、不同波长全息图记录距离与再现像像元之间的关系,据此得出的解决不同波长再现像重合问题的方法及其对再现像的影响和适用范围等问题；并对合成再现像中原始色彩信息改变及其解决办法进行了分析.通过无透镜傅里叶变换数字全息方法,以632.8 nm和532.0 nm两种波长的激光为光源,用单色CCD进行记录,验证了方法的可行性.     

大尺寸物体彩色全息图制作的研究

通过分析两步法制彩色全息图中全息图空间带宽积与物体大小、全息图记录距离的关系,提出了一种拍摄大尺寸物体彩色全息图的方法。经编码,设置参数,在视窗处平面记录下三分色全息图, 以保证用最小的幅面记录下物体的完整信息,并且H1rgb处于同一平面经原参考光的共轭光再现时,他们的再现像能完全重合;将H1rgb再现,获得大视场的物光波信息,三基色物波信息重合后,用光学方法记录大幅面的彩色全息。该方法能提高全息图再现像的视场和解决大尺寸物体的全息图难拍摄问题。 经实验验证,该方法能将全息图再现像的视场提高6倍左右。     

X射线激光全息的可见光再现

Ｘ射线激光全息是Ｘ射线激光一个非常重要的应用。本文模拟了Ｇａｂｏｒ全息的记录和再现过程，分析了Ｇａｂｏｒ全息和无透镜傅立叶变换全息用可见光再现过程中再现象的放大率、象差等对再现象的影响，提出了减小象差和获得高分辨再现象的方法，认为无透镜傅立叶变换全息是当前Ｘ射线激光全息的重要记录方式。     

二步法大景深反射全息图

以开拓反射全息图的景深表达能力为目的,从反射全息图的共轭物像关系出发,利用反射全息图的均匀介质耦合波理论和布拉格条件,对其白光再现像模糊作了具体的分析和讨论,得到色模糊和线模糊的表达式.指出反射全息图上不同各点对任意白光再现像点的色模糊和线迷糊的影响均存在差异,给出反射全息图白光再现像的景深表达式.实验利用二步法制作了一张景深为83 cm的反射全息图,与大景深彩虹全息图再现像相比,其再现像的立体感更加强烈.理论分析和实验结果表明,光源的再现角度和观察距离对反射全息图的再现像景深大小影响显著.在再现光垂直于反射全息图平面照明情况下,反射全息图具有最好的景深表达能力.     

利用反射全息实现计算全息三维显示

计算全息和光学全息都可应用于三维显示,但各有自己的优势和缺陷.将计算全息和光学反射全息相结合,可以突破光学全息对记录物体的限制,进行虚拟物体或自然场景的全息图的制作,同时可以实现白光再现.本文首先用三维扫描仪获得实际物体的三维数据,用"点云算法"模拟得到其菲涅耳全息图透射率数据,采用计算全息打印机将其输出于全息记录介质,得到可光学再现的菲涅耳计算全息图H1.然后将H1作为光学全息的记录物体进行反射全息记录,将平面全息转化为体全息,实现了计算全息白光再现.     

Study on the reduction of speckle noise in the reconstructed image of digital hologram

As one of the most important 3-D display technique, reduction of speckle noise in the reconstructed image of digital holography should be grounded on the digital hologram itself. Based on the whole process of the recording and reconstruction of digital holography, the optical distributions of recorded object and reconstructed image of digital holography have been studied. It has been proposed that the root formation cause of speckle noise in its reconstructed image is the speckle noise formed on the recorded object surface when illuminated by coherent light because of its optical roughness. A novel approach has been presented to reduce speckle noise in digital holography by changing the interference structure of hologram itself. First, by reducing the speckle noise in the reconstructed image, the distribution of ideal reconstruction light with reduced speckle noise is acquired. Then in turn, taking the ideal reconstruction light with reduced speckle noise as ideal object light, a new hologram can be rebuilt, which can reconstruct the ideal object light. The experimental results are given to confirm the proposed method. Therefore, it offers a brand-new thought and practical way to reduce the speckle noise in the reconstructed image of digital holography.     

利用反射全息实现计算全息三维显示

计算全息和光学全息都可应用于三维显示,但各有自己的优势和缺陷.将计算全息和光学反射全息相结合,可以突破光学全息对记录物体的限制,进行虚拟物体或自然场景的全息图的制作,同时可以实现白光再现.本文首先用三维扫描仪获得实际物体的三维数据,用"点云算法"模拟得到其菲涅耳全息图透射率数据,采用计算全息打印机将其输出于全息记录介质,得到可光学再现的菲涅耳计算全息图H₁.然后将H₁作为光学全息的记录物体进行反射全息记录,将平面全息转化为体全息,实现了计算全息白光再现.     

基于数字全息及离散余弦变换的图像数字水印技术

提出了一种以数字全息和离散余弦变换为基础的数字水印技术,实现了在原始图像中嵌入数字全息水印。考虑到数字全息图的不可撕毁性,使得数字全息水印本身就具有良好的抗剪切能力,并且与传统的二维灰度水印相比嵌入的信息更多。数字全息图通过傅里叶变换全息的方法获得,为了提高抗有损压缩能力,在数字全息水印嵌入过程中采用了基于(JPEG模型和分解离散余弦变换(DCT)系数的方法。实验表明,通过该算法获得的数字全息水印对JPEG有损压缩和剪切等图像处理操作均有很好的稳健性,并且采用密钥加强了水印的安全性。因此该算法能成为数字多媒体产品版权保护的有效方案。     

Studies on aperture synthesis in digital Fresnel holography

Aperture synthesis can improve image resolution in digital holography by increasing the numerical aperture of the system. In this paper, we show that both the lateral resolution and image field of view can be enhanced at the same time using a more general Fresnel holography setup and hologram stitching. The impact of aperture synthesis on the lateral resolution is investigated both theoretically and experimentally. In the experiment, the synthesis is executed by moving the compact digital holographic system in two directions. Nine holograms are recorded and stitched into one hologram. The reconstruction results show that expanding aperture improves the lateral resolution. The lensless Fresnel holography used in this paper is demonstrated to have the ability to provide a larger numerical aperture and can compress the object spectrum in recording process.     

基于有限脉冲响应滤波器的数字全息零级像消除

针对数字全息中零级像的存在影响数字再现像的质量,分析数字全息图的记录、再现原理及频谱特性,提出了一种利用有限脉冲响应滤波器消除全息图数字再现中零级像的方法.该方法只需记录一幅数字全息图,不需要相移器材或其他辅助设备,直接利用数字图像处理对数字全息图在空域进行预处理,消除全息再现时的零级像干扰.对比了数字模拟和实验拍摄到的全息图在应用有限脉冲响应滤波器消除零级像前后的再现结果,表明该方法可消除零级衍射像,改善重建像质量,并且算法简单.     

在全息照相实验中增设光栅辅助白光再现全息图的尝试

针对目前大多数理工科院校开设的全息照相实验中一般只用单色光再现的现状,在保留单色光再现的基础上,增加了光栅辅助白光再现实验内容,丰富了实验内容和提升了实验层次,加深了学生对全息术理论和光栅衍射的理解.