计算全息在干涉测试光路中的自准直辅助装调技术研究(2)
时间:2017-05-25 18:28 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
1．1 全息以及计算全息 全息技术已经有了近半个世纪的发展历史，由于它自身的一些独特的优点，曾在相当长的一段时间里是光学中最热门的研究领域之一。随着时间的推移，在全息的原理和实验技术相对成熟以后，人们很自然地将目光转移到了它的实际应用研究方面。 全息术以波动光学为基础，利用光的干涉和衍射原理，将物体发出的特定光波以干涉条纹的形式记录下来，并在一定的条件下使其重现。全息术分为两步:波前记录和波前重现。波前记录是将物体光波与另一相干光波—参考光波相干涉，用照相的方法将干涉条纹记录下来，获得全息图或全息照片；波前重现是用原记录时的参考光波或其它合适的光波照射全息图，光通过全息图后发生衍射，其衍射光波会形成原物体逼真的立体像。 全息术具有如下的基本特点：1)可以形成三文像；2)全息照相可以进行多重记录，信息容量大；3)光学系统简单—原理上无须透镜成像，是一种无透镜成像方法；4)全息照片的重现像可放大或缩小。现今，光学全息已经广泛应用于很多领域，如:全息干涉计量，光全息存储，全息防伪等等。 计算全息最早是由科兹马(Kozma)和凯利(Kelly)于1965年提出来的。它们为了检测被噪声掩埋的信号，用人工的方法制作了一个匹配滤波器，即先用计算机算出所需要的信号的傅里叶频谱，然后用黑白线条对这个频谱进行编码，用放大的尺寸进行绘制，最后以合适的尺寸复制在透明胶片上。这种用人工的方法而非光学方法进行编码制作全息图，称为计算全息(CGH)．到1966年．布朗(Brown)和罗曼(Lohmann)将这种方法推广到二文的情况，制作了用于特征识别的滤波器．不过过去用人工计算，现在使用计算机，可以对一些复杂的甚至不存在的物体来制作全息图[2]。 计算全息是利用计算机设计制作全息图或衍射光学元件的技术。从原理上，计算全息和光学全息没有本质差别，不同的是产生全息图的方法。光学全息是直接利用光的干涉特性，通过物波和一束相干参考波的干涉将物波的振幅和位相信息转化成一幅干涉条纹的强度分布图，即全息图。光学全息记录的物体必须是实际存在的。而计算全息则是利用计算机程序对被记录物波的数学描述或离散数据进行处理，形成一种可以光学再现的编码图案，即计算全息图，并不需要被记录物体的实际存在。由于计算全息图编码的多样性和波面变换的灵活性，以及近年来计算机技术的飞速发展，计算全息技术已经在三文显示、图像识别、干涉计量、激光扫描、激光束整形等研究领域得到应用。最近计算全息领域的新进展是利用高分辨位相空间光调制器实现了计算全息图的实时再现，这种实时动态计算全息技术已经在原子光学、光学微操纵、微加工、软物质自组织过程的控制等领域得到成功的应用，显示了计算全息技术的巨大应用发展前景。 计算全息随着数字计算机与计算技术的迅速发展，人们广泛地使用计算机模拟、运算、处理各种光学过程．在计算机科学和光学相互促进和结合的发展近程中，1965年在美国IBM公司工作的德国光学专家罗曼使用计算机和计算机控制的绘图仪做出了世界上第—个计算全息图．计算全息图不仅可以全面地记录光波的振幅和相位，而且能综合复条的．或者世间不存在物体的全息图，因而具有独特的优点和极大的灵活性．从光学发展的历史上看，计算全息首次将计算机引入光学处理领域，很多光学现象都可以用计算机来进行仿真。 计算全息除了其在工业和科学研究方面的应用价值，也是一个非常好的教学工具。要做好一个计算全息图，既要熟悉衍射光学、光全息学等物理知识，还要了解抽样理论、快速傅里叶变换、调制技术和计算机编程方面的知识，这些知识对于物理类和光电信息技术类专业的学生和研究人员都是不可缺少的。 (责任编辑：qin) |