浅析激光全息技术发展与应用.docVIP

本科生毕业论文 系（院）物理与电子工程学院 　专业 物理学 论文题目浅析激光全息技术的发展和应用 学生姓名 邓小波 指导教师 舒晓琴 讲师 班 级 09级物理学班 学 号 完成日期：2013年4 月 浅析激光全息技术的发展和应用 邓小波 物理与电子工程学院 物理学 0930016 [摘要]：着重描写了激光全息技术的原理即全息照相的原理和过程。介绍了全息显示、干涉技术、储存技术、防伪技术等领域中激光全息技术的发展趋势和应用现状，讨论了激光全息技术在交叉学科领域中应用及其发展趋势。明确的指出了它们各自在今后的发展方向，从而不断推动激光全息技术在各领域的发展及应用。 [关键词] 全息显示 激光全息技术 全息扫描 储存技术 前言 顾名思义全息既指的是全部信息（振幅、频率和位相）的意思。而全息术是利用了光的干涉，将物体身上发射的某种特定的光波用干涉条纹进行记录从而形成一种可以记录物体全部信息的图像，我们将这种图像称之为全息图。当我们需要观察物体的再现图像时，可使用激光照射全息图，激光的是一种相干性非常好的光，根据光的衍射，这样就可以用激光记录和再现全息图，这就是我们说的激光全息图。自从激光全息技术的发明以来，它的应用领域和范围不断拓展，对相关技术行业的影响也越来越突出，尤其是近年来激光全息技术与其他学科技术的综合应用，激光技术更体现了它的广阔的应用前景。 1 激光全息技术的原理 1.1 全息照相和普通照相 全息照相和普通照相有一定的联系，它们都是以光波作为信息的载体，以光信息的储存和显示为目的。但它们在原理上有着本质的区别【1】，普通照相是以几何光学原理为基础，利用透镜成像来记录各点的光强分布，所成像为二维平面图像，物象间关系是点点对应的，只要底片破损就不能重现图像。而且普通照相对外界环境要求不高，一般条件都能满足全息照相则不同，它以光的干涉、衍射等物理光学的规律为基础，，。在感光底板上得到的不是物体的像，而是物光与参考光的干涉条纹，这些条纹的明暗对比度、条纹的形状和疏密反映了物光波的振幅和相位分布。处理，变得到了一张全息图。它相当于一块复杂的光栅，只有在适当的光波照明下才能重建原来的物光波。全息照相得到的是三维立体的实像。物象之间的关系是点面对应的，全息图上每一点都记录了所有的物光信息，无论磨损还是残破，只要得到一小块儿全息图，就能把原来的物体真实再现出来 (1) 其中、分别为物光波和参考光波在全息图平面的复振幅分布。式（1）中第一、二项为0级衍射项，第三项为原始像（即+1级像），第四项为共轭像（即-1级像）。如图1就是全息照相的记录光路 图1　全息照相的记录光路 黑暗中把全息干板夹在干板架上，使感光乳剂面朝向物光和参考光，静置一分钟后启动定时曝光器。取下干板，在暗室中显影，水洗后定影一段时间用水冲洗干净，最后晾干，全息图就制作好了。 图2 全息图的再现 当用原始参考光再现时，全息图平面的光波场复振幅分布为： （2） 利用衍射公式对上式进行衍射积分计算即可获得物体的像光场分布，从而获得强度和位相再现像。 2 激光全息显示 2.1全息显示的发展及应用 全息技术能够综合虚拟物体以及显示三维物体逼真形象的能力，使它在图像显示领域占有十分重要的地位。全息显示技术的发展经历了几个大的阶段；20世纪80年代以前，全息显示技术局限于实验室自作阶段，发展了多种白光显示全息图，例如像平面全息图，反射式体积全息图，彩虹全息图，合成体视全息图等。20世纪80年代后期，全息图的模压式复制技术逐渐成熟，全息图和全息光栅可以采用和凸版印刷类似的工艺技术大规模工业生产，这种先进的制造技术使得全息术走出了实验室，形成了庞大的全息产业，在产品防伪，商标广告，包装装潢，珍品展示，科普教育等各个方面发挥着重要作用。今年出现的数字式合成全息图，利用强大的计算机设计功能，产生三维物体一系列带有视差信息的二维图像，然后利用光学全息记录技术，综合出白光三维显示全息图。这是一种拼装式全息图，逐个像元记录，然后拼接成任意大的尺寸。它具有全视差，大视场，大景深，全方位真彩色显示特点，这种全息技术必会将全息显示推向一个更高的阶段[3］。 2.2 激光全息三维显示 2.2.1 激光全息三维显示的应用 激光全息三维显示是光全息术应用的一个重要方面。每个三年一次的国际性激光显示全息术交流会议，都吸引了来自世界各国的科学家、艺术家、大学研究人员和企业界人士，并由许多令人惊讶的全息图和应用成果展示。这些应用涉及到各个领域。激光全息三维显示广泛应用于显微领域和海洋学考察等科学研究、工