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2023-11-23
全息术的基本原理：傅里叶光学的系统设计
【摘要】：而全息术是利用物光波与参考光波的干涉，或者物光波对参考光波的调制，完全记录物光波的复振幅。而全息术对物体信息的记录和编码可在物光波传播途径中的任意位置进行，编码方式是不唯一的，从而衍生出各种类型的全息图。此外，全息术对物体信息的记录是高度冗余的，因此从全息图的局部可以再现完整的物体像。下面，从波前记录和重现两个方面，来讨论全息术的基本原理。
全息术按其物理意义又可称为波前记录和重现，这是英国物理学家丹尼斯·盖伯于1948年提出的两步成像技术。盖伯研究波前记录和重现技术的原始推动力是为了提高电子显微镜的分辨率，但这种新的成像技术的发明则是受到了布喇格X射线衍射成像思想的启发。盖伯从理论和实验上证明，用一个参考光波和物体衍射的光波（称为物光波）干涉，可以完全记录物光波的振幅和位相信息，并且由这样一张记录的干涉图（即全息图）对照明光波的衍射，可以重现原来物体的像。
为了对全息术的特性有一个概括的了解，首先来分析一下全息术和普通摄影之间的联系和区别。全息术和普通摄影都是以光波作为信息的载体（当然全息术也可以用射线或声波），以光信息的存储和显示作为目的。但是二者之间在下述几个方面却存在着根本的区别。首先在原理上，普通摄影是将光强分布记录在二维感光材料上，只保留了物体的振幅信息，而丢失了位相信息，因此从普通“照片”完全得不到深度和视差的感觉。而全息术是利用物光波与参考光波的干涉，或者物光波对参考光波的调制，完全记录物光波的复振幅。全息图上不仅存储了物体的振幅信息，而且存储了物体的位相信息。这样的记录结果（即全息图）完全不同于“照片”，一般来说，不可能在全息图上直接观察到物体的像。但是，如果用一束适当的光波照射全息图，通过衍射，就可以重现原来记录的光波。人眼接收到重现的光波，就如同通过“全息图”这个窗口直接观察真实物体一样，利用体视视差效应，获得真正的三维效果。其次是成像方法和工艺上的区别。普通摄影基于几何光学原理，利用透镜等光学元件，在物体的共轭像面上记录，记录的物体信息是非冗余的，照片的缺损会造成信息的永远丢失。而全息术对物体信息的记录和编码可在物光波传播途径中的任意位置进行，编码方式是不唯一的，从而衍生出各种类型的全息图。此外，全息术对物体信息的记录是高度冗余的，因此从全息图的局部可以再现完整的物体像。除此之外，全息术和普通摄影在光源性质、记录装置、记录材料等方面，也存在着不同程度的差别。下面，从波前记录和重现两个方面，来讨论全息术的基本原理。(www.chuimin.cn)
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2023-11-23
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2023-11-23
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2023-11-23
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2023-11-23
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2023-11-23
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2023-11-23
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2023-11-23
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