摘要： 数字全息为用光电传感器件（如CCD）代替干板拍摄录入全息图，然后将全息图处理并存入计算机，再用计算机软件如matlab模拟光学的衍射过程来实现被记录的全息图像的全息再现和处理。数字全息与传统光学全息相比的优点有制作成本低，成像速度快，记录和再现过程灵活等优点。本论文通过理论分析、模拟计算和实验，主要研究了在数字全息记录和再现过程中，影响全息图记录和再现过程中成像质量的几个因素之间的联系，得出了不同条件和数字全息记录和再现成像质量的关系。42845

毕业论文关键词：全息; 数字全息; 菲涅耳衍射; 波前再现.

Theoretical and Experimental Study on Properties Of Digital Holography

Abstract: Instead of photosensitive materials and then saved in computer while intensity and phase reconstruction of the recorded object are performed numerically by computer. Compared with conventional methods, digital holography has some obvious advantages for its low production cost, fast imaging and flexible recording and reconstruction process. This paper take the methods of theoretical analysis , simulation calculation and experiments, mainly study in the process of digital hologram recording and reconstruction, different conditions that influence the quality of the images which produced by hologram recording and reconstruction. At last we come to a conclusion about the relationship of diffient conditions and the quality of images produced by hologram recording recording and reconstruction.

Keywords: holography; digital holography; Fresnel hologram; wavefront reconstruction.

目录

1 引言 6

1.1 全息技术的历史背景 6

1.2 全息术的应用和发展综述 6

1.2.1 全息术的基本应用 6

1.2.2 数字全息的发展 7

1.2.3 全息干涉计量 8

1.2.4 防伪全息摄影技术 9

1.2.5 数字全息术优势 9

1.3 本文主要研究内容及结构 10

2 数字全息理论 11

2.1 全息记录和全息再现的理论分析 11

2.1.1 波前记录 11

2.1.2 波前再现 12

3 数字全息图的获取 12

3.1 实验器材 12

3.2 数字全息实验光路 13

3.3 记录过程中的注意事项 14

3.4 数字再现程序 15

4 实验结果与分析 16

4.1 物光与参考光的夹角对记录的全息图的影响 16

4.2 影响全息再现的几个因素 17

4.2.1 成像质量与在线光波角度的关系 18

5 结论 22

6 展望 22

7 参考文献 23

1 引言

1.1 全息技术的历史背景

随着科技与技术的不断进步，传统影视开始发展处了一个新的分支——全息术（Holography）。最早提出全息术的人是匈牙利出生的英籍科学家，他的名字叫丹尼斯·盖伯（Dennis Gabor）。.1948年,据电子显微镜的产生已经有很长一段时间了,虽然其功能作用一直如同它的倍率一样被放大，但是分辨率却始终受到限制,为了提高电子显微镜的分辨率, 尼斯·盖伯（Dennis Gabor）提出了数字全息术。他的实验设计为与传统相片摄入不一样,只需要将物体的衍射光波记录下来,得到这种电子波的曝光照片就可以了,这种照片和传统照片不一样,不能直接看见实物物体,这样的照片叫做全息图.全息图记录的主要是物体的衍射光波的相位与振幅信息而不是影响信息,这是全息术与传统全息差别最大的地方;有了记录的这些信息,我们就可以通过计算机执行菲涅尔衍射程式来实现全息再现了。经过无数次的实验,他的实验终于取得了成功，理论知识终于有了实验来支撑,从而一个崭新的光学领域被开发出来了，他因此获得了1971年诺贝尔物理学奖。虽然全息理论终于出现了,但限制于当时的科技水平,简陋的实验条件和尚不成熟的理论知识严重限制了数字全息的发展，当时记录所采用的光源为汞灯，但是汞灯光源的相干性很差，而且孪生像无法消除，所以全息技术在50年代末基本上没有什么研究进展。这种状况一直持续到了1958年，汤斯和新泽西州贝尔实验室的阿瑟-肖洛计划制造激光器，并在两年后做成了第一台可见激光器，激光的出现，很大程度上提升了全息术的发展，并在1962年,美国科学家利思（Leith）和乌帕特尼克思（Upatnieks）将通信“侧视雷达理论”加入到光学全息中的应用中，并提出了离轴全息理论后，全息技术才进入了一个新阶段。他们通过将同光学性质的物光与参考光的干涉条纹记录下来,通过菲涅尔衍射理论,得到三个空间的衍射分量，经过再现之后可以清楚地观察到原始物体的光像。在此基础上，科学家开始对全息技术的应用进行了更进一步的研究，并且迅速的取得了一系列的发展突破,进入全息时代的步伐开始加快了.