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激光全息技术的发展及应用趋势研究 方宁 池州学院机电系光电子专业一班.池州.安徽247100 摘 要: 介绍了激光全息技术在几个学科和产业领域的应用状况,分析了激光全息技术在实际应用中的突出优点和存在几个学科领域激光全息技术的发展趋势。结论是:随着激光全息技术不断与其它学科必威体育精装版技术的交叉和综合运用,其应用前景将越来越广泛。目的是明晰激光全息技术的发展方向,推动其发展和应用研究。 关键词: 激光全息技术; 多学科技术的综合运用; 全息光学元件; 全息存储 1 引 言 自半个世纪激光全息技术发明以来,其应用领域和范围不断开拓,对相关技术和行业的影响越来越大,尤其是近年来随着激光全息技术与其它学科技术的综合运用,更展现了它巨大的应用前景。基于此状况,对激光全息技术的应用概况和发展趋势进行较全面的研究和探讨,以促进其应用范围的不断扩大和应用水平的不断提高,这对于推动激光全息理论和技术的发展是有意义的. 1 瞬态激光全息干涉计量技术在的应用及发展趋势 瞬态激光全息干涉计量涵盖了超短脉冲激光、全息术、光电图象传感器、光敏材料和计算机图象处理等新兴学科领域,实现对瞬态过程的记录、再现和判读,做到对如位移、转动、应变、应力、振动、温度、压力、质量密度、电子密度等物理量的精确测量,从而达到对应力场、流场、燃烧场、冲击波、生物过程及无损探伤等超快物理现象的可见化诊断。近几年新开发和研制的典型瞬态激光全息干涉计量测试设备主要有:(1)用于测试火箭发动机喷嘴雾化特性的密度测量的SPQ-1型四分幅皮秒紫外线激光全息探测仪;(3)包括记录、再现、图象处理三部分的瞬态激光全息干涉计量测试系统;(4)用于对航空、航天、石油化工等部门常用的膜盒进行位移检测的激光全息光栅精密测试系统。 水平偏置椭圆管自然对流放热的激光干涉测量。激光实时全息干涉法是一种非接触式的全场性的测量新技术,对流体无扰动,使用方便。当改变实验工况时,它便于连续观察和记录流体的实时变化情况,在传热和传质等领域得到广泛的应用和研究。分离器入口段颗粒间相互作用的激光全息诊断。脉冲激光全息系统具有很好的诊断动态颗粒场的能力,将其用于气固两相流的研究,可以获得颗粒在流场中运动历程的三维高速瞬变行为细节,并具有很高的时间和空间分辨率。为人们深入细致地研究气固两相流动提供了可能。 2 激光全息技术在医学中的应用及发展趋势 一束照射在液面上并被液面反射到摄像机上,另一束作为参考光直接照到摄像机上,这样摄相机便可以提供整个眼睛的三维立体图像,并可以用显微镜对整个眼睛图像的不同位置(如:(1)眼科疾病的诊断过程中,利用激光全息成像技术可角膜、前房、晶状体、玻璃体以及视网膜等)进行逐层观察和研究。利用激光全息干涉技术可以准确地观测玻璃体皱缩、玻璃体条索的生长、白内障的发展、视网膜的改变、黑色素瘤的生长或缩小以及角膜的微小病变和角膜应力等。(2)超声波检测是目前临床诊断中的一种重要的手段,但它却难以记录和观测。采用激光全息技术,让穿过人体检查部位的超声波作用在液面上,同时把一束激光分成两束以记录下带有声全息的干涉图,再通过激光还原就可以得到超声波的全息图。利用这种全息诊断方法可以查出直径在1mm以上的乳腺癌,有利于癌症的早期诊断和治疗。(3)2001年,解放军军事医学科学院和海军总医院合作,研制成功了用于飞行员体检的激光全息随机点立体视觉检查仪,该技术属国内外首创。〔4〕现在已广泛使用的/三维计算机体层成像(CT)和磁共振成像(MRl)0,只是类似人物素描肖像的效果。真正的三维图像是采用全息术分层分区二步法来实现头颅磁共振成像片的断层组合. 3 全息光学元件的现状及发展趋势 全息光学元件(HOE)是一种基于光的衍射和干涉效应,在感光薄膜材料上制成的薄膜光学元件。因其总量轻、复制容易、成本低、生产周期短等特点和特殊的光学特性,在军事、航天、测试、艺术、商业等方面有着独特的应用。 全息光学元件在显示技术中的应用目前,我国已经能够研制具有平面焦点的全息光学元件,并且其制作能在水平方向显示4个视差像的三维显示系统,使观察者能以方便的姿势观察立体图像。2002年,由吕晓旭、钟丽云等提出的像素化全息显示技术0,使全息光学元件(HOE)能分别对多个波长的光波产生同一方向或不同方向的再现光,与必威体育精装版实时计算机全息图和空间光调制器技术结合制成的显示系统,可以设计成任意形状和大小,适于放置在不同大小空间和不同明暗环境,可以产生各种平面和立体的图像,克服了现有全息显示技术的不足,可用于各种广告展示、科普宣传等。尤其是随着计算机运行速度的提高、高响应速度和高分辨率空间调制器件的发展,可以实现大尺寸全息动画