第6講傅立葉光學(xué)導(dǎo)論課件

第六章IntroductiontoFourierOptics

傅立葉變換光學(xué)導(dǎo)論1、

波前變換和相因子分析2、

余弦光柵的衍射場(chǎng)3、

傅立葉變換光學(xué)大意4、

阿貝成像原理與空間濾波5、

澤尼克的相襯法6、

全息術(shù)原理第六章IntroductiontoFourierOp1惠更斯-菲涅耳原理光波衍射菲涅耳衍射夫瑯禾費(fèi)衍射衍射應(yīng)用衍射再現(xiàn)波前衍射成像衍射分光衍射分析結(jié)構(gòu)光柵光譜儀晶體衍射圖分析阿貝成像原理傅立葉光譜儀空間濾波和信息處理全息術(shù)原理傅立葉變換光學(xué)概要：惠更斯-菲涅耳原理光波衍射菲涅耳衍射夫瑯禾費(fèi)衍射衍射應(yīng)用衍射21.Wavefrontanalysis波前變換和相因子分析(x’,y’)(x,y)UU1U21.Wavefrontanalysis波前變換和相因子3衍射屏函數(shù)的三種類型振幅模函數(shù)輻角函數(shù)（1）若

(x,y)常數(shù)，只有函數(shù)t(x,y)，則該衍射屏稱為振幅型。（2）若t(x,y)常數(shù)，只有函數(shù)

(x,y)，則該衍射屏稱為相位型。（3）若有兩個(gè)函數(shù)

(x,y)和t(x,y)，則該衍射屏稱為相幅型。(x’,y’)(x,y)UU1U2t1t2U3兩個(gè)衍射屏相疊衍射屏函數(shù)的三種類型振幅模函數(shù)輻角函數(shù)（1）若(x,y)4衍射的再說明：由于衍射屏函數(shù)的作用，改變了波前，從而改變了后場(chǎng)的分布，于是發(fā)生了衍射。衍射的再說明：由于衍射屏函數(shù)的作用，改變了波前，從而改變了后5幾種光學(xué)元件的衍射屏函數(shù)（1）透鏡的相位變換函數(shù)f把平行光變成了匯聚球面光是一種相位型衍射屏函數(shù)注意對(duì)于凹透鏡和凸透鏡的情況相同，只是焦距一個(gè)為正，一個(gè)為負(fù)。幾種光學(xué)元件的衍射屏函數(shù)（1）透鏡的相位變換函數(shù)f把平行光變6例題：利用相因子法求薄透鏡傍軸成像公式：ss’跳轉(zhuǎn)到P10例題：利用相因子法求薄透鏡傍軸成像公式：ss’跳轉(zhuǎn)到P107（2）利用相因子法棱鏡的相位變換函數(shù)忽略棱鏡表面對(duì)光的反射，把棱鏡近似看成相位型衍射屏。x

zd常數(shù)相因子（2）利用相因子法棱鏡的相位變換函數(shù)忽略棱鏡表面對(duì)光的反射8例題：推導(dǎo)棱鏡傍軸成像公式：s例題：推導(dǎo)棱鏡傍軸成像公式：s9（3）余弦型環(huán)狀波帶片的衍射余弦型環(huán)狀波帶片的制備：平面光和球面光干涉，底片z0（3）余弦型環(huán)狀波帶片的衍射余弦型環(huán)狀波帶片的制備：平面光和10余弦型環(huán)狀波帶片的衍射特性：z0z0余弦型環(huán)狀波帶片的衍射特性：z0z011理論說明；平面波正入射，其入射波前為：理論說明；平面波正入射，其入射波前為：122.DifractionofCosinegratings余弦光柵的衍射場(chǎng)余弦光柵的制備：

1

22.DifractionofCosinegratin13余弦光柵的衍射特征：(x,y)F+1-10

+1

-1理論說明；平面波正入射，其入射波前為：余弦光柵的衍射特征：(x,y)F+1-10+1-1理論說14最重要的特點(diǎn)：

1級(jí)衍射斑的方位角與余弦光柵的空間頻率一一對(duì)應(yīng)。最重要的特點(diǎn)：15

1

2例題：12例題：16第6講傅立葉光學(xué)導(dǎo)論課件17最重要的特點(diǎn)：

衍射斑的方位角與光柵的空間頻率一一對(duì)應(yīng)。最重要的特點(diǎn)：183.Fouriertransformoptics傅立葉變換光學(xué)頻譜面物面屏函數(shù)可以用傅立葉展開：夫瑯禾費(fèi)衍射實(shí)現(xiàn)屏函數(shù)的傅立葉變換：3.Fouriertransformoptics傅立19法國數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家。1768年3月21日生于歐塞爾，1830年5月16日卒于巴黎。9歲父母雙亡，被當(dāng)?shù)亟烫檬震B(yǎng)。12歲由一主教送入地方軍事學(xué)校讀書。17歲（1785）回鄉(xiāng)教數(shù)學(xué)，1794到巴黎，成為高等師范學(xué)校的首批學(xué)員，次年到巴黎高等工科學(xué)校執(zhí)教。1798年隨拿破侖遠(yuǎn)征埃及時(shí)任軍中文書和埃及研究院秘書，1801年回國后任伊澤爾省地方長官。1817年當(dāng)選為科學(xué)院院士，1822年任該院終身秘書，后又任法蘭西學(xué)院終身秘書和理工科大學(xué)校務(wù)委員會(huì)主席。主要貢獻(xiàn)是在研究熱的傳播時(shí)創(chuàng)立了一套數(shù)學(xué)理論。1807年向巴黎科學(xué)院呈交《熱的傳播》論文，推導(dǎo)出著名的熱傳導(dǎo)方程，并在求解該方程時(shí)發(fā)現(xiàn)解函數(shù)可以由三角函數(shù)構(gòu)成的級(jí)數(shù)形式表示，從而提出任一函數(shù)都可以展成三角函數(shù)的無窮級(jí)數(shù)。1822年在代表作《熱的分析理論》中解決了熱在非均勻加熱的固體中分布傳播問題，成為分析學(xué)在物理中應(yīng)用的最早例證之一，對(duì)19世紀(jì)數(shù)學(xué)和理論物理學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。傅立葉級(jí)數(shù)（即三角級(jí)數(shù)）、傅立葉分析等理論均由此創(chuàng)始。其他貢獻(xiàn)有：最早使用定積分符號(hào)，改進(jìn)了代數(shù)方程符號(hào)法則的證法和實(shí)根個(gè)數(shù)的判別法等。傅立葉（Fourier,JeanBaptisteJoseph,1768-1830）法國數(shù)學(xué)家及物理學(xué)家。

最早使用定積分符號(hào)，改進(jìn)符號(hào)法則及根數(shù)判別方法。傅立葉級(jí)數(shù)（三角級(jí)數(shù)）創(chuàng)始人。法國數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家。1768年3月21日生于歐塞爾20數(shù)學(xué)補(bǔ)充內(nèi)容傅立葉變換復(fù)習(xí)（自習(xí)，見后面）數(shù)學(xué)補(bǔ)充內(nèi)容21BasicconceptofFourierOptics

傅立葉光學(xué)的基本思想理想夫瑯禾費(fèi)衍射系統(tǒng)起到空間頻率分析器的作用.當(dāng)單色光波入射到待分析的圖象上時(shí),通過夫瑯禾費(fèi)衍射,一定空間頻率的信息就被一定特定方向的平面衍射波輸送出來。這些衍射波在近場(chǎng)彼此交織在一起,到了遠(yuǎn)場(chǎng)它們彼此分開,從而達(dá)到分頻的目的.常用遠(yuǎn)場(chǎng)分頻裝置是透鏡，將不同方向的平面波匯聚到后焦面上不同的點(diǎn)上，形成一個(gè)個(gè)衍射斑。這些衍射斑和圖象的空間頻率一一對(duì)應(yīng)，后焦面就是圖象的傅立葉頻譜面，稱為傅立葉面，夫瑯禾費(fèi)衍射斑稱為譜斑。這就是現(xiàn)代光學(xué)對(duì)夫瑯禾費(fèi)衍射的新認(rèn)識(shí)。BasicconceptofFourierOptic22傅立葉光學(xué)的基本思想：理想夫瑯禾費(fèi)衍射系統(tǒng)起到空間頻率分析器的作用.當(dāng)單色光波入射到待分析的圖象上時(shí),通過夫瑯禾費(fèi)衍射,一定空間頻率的信息就被一定特定方向的平面衍射波輸送出來.這些衍射波在近場(chǎng)彼此交織在一起,到了遠(yuǎn)場(chǎng)它們彼此分開,從而達(dá)到分頻的目的.常用遠(yuǎn)場(chǎng)分頻裝置是透鏡，將不同方向的平面波匯聚到后焦面上不同的點(diǎn)上，形成一個(gè)個(gè)衍射斑，這些衍射斑和圖象的空間頻率一一對(duì)應(yīng)，后焦面就是圖象的傅立葉頻譜面，稱為傅立葉面，夫瑯禾費(fèi)衍射斑稱為譜斑。這就是現(xiàn)代光學(xué)對(duì)夫瑯禾費(fèi)衍射的新認(rèn)識(shí)。yxy’x’F衍射屏光學(xué)圖象透鏡頻譜分析器夫瑯禾費(fèi)衍射場(chǎng)傅立葉頻譜面傅立葉光學(xué)的基本思想：yxy’x’F衍射屏透鏡夫瑯禾費(fèi)衍射場(chǎng)234.Abbeimagingandspatialfiltering

阿貝成像原理與空間濾波透鏡成像有兩個(gè)觀點(diǎn):幾何光學(xué)與阿貝成像理論幾何光學(xué)：自物點(diǎn)Ａ，Ｂ，Ｃ發(fā)出的球面波,經(jīng)透鏡折射后,各自會(huì)聚到它們的像點(diǎn)Ａ,Ｂ,Ｃ.(1)

透鏡像面

圖中光線不同的顏色表示發(fā)自不同的物點(diǎn).4.Abbeimagingandspatialfi24阿貝成像原理:物是一系列不同空間頻率的集合。入射光經(jīng)物平面發(fā)生夫瑯和費(fèi)衍射，在透鏡焦面（頻譜面）上形成一系列衍射光斑,各衍射光斑發(fā)出的球面次波在相面上相干疊加，形成像。(2)FABCB’A’C’阿貝成像原理將成像過程分為兩步:第一步“分頻”；第二步“合成”.阿貝成像真正意義：提供了新的頻譜語言描述信息，啟發(fā)人們用改變頻譜的手段來改造信息，即信息光學(xué)處理基礎(chǔ)阿貝成像原理:物是一系列不同空間頻率的集合。入射光經(jīng)物平面25空間濾波頻譜面高頻信息物面由阿貝的觀點(diǎn)來看,許多成像光學(xué)儀器就是一個(gè)低通濾波器,物平面包含從低頻到高頻的信息,透鏡口徑限制了高頻信息通過,只許一定的低頻通過,因此,丟失了高頻信息的光束再合成,圖象的細(xì)節(jié)變模糊.孔徑越大,丟失的信息越少,圖象越清晰.空間濾波頻譜面高頻信息物面由阿貝的觀點(diǎn)來看,許多成像光26DF

MPractice例題：估算相干成像系統(tǒng)的截止空間頻率fM能夠透過透鏡的最大衍射角為

M：

M對(duì)應(yīng)的最大空間頻率：如果波長為600nm，D/F=1/3:DFMPractice例題：估算相干成像系統(tǒng)的截止空間頻27阿貝波特實(shí)驗(yàn)是光信息處理的一個(gè)典型實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)光路如下物平面像平面頻譜面阿貝波特實(shí)驗(yàn)是光信息處理的一個(gè)典型實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)光路如下物平面28近代光學(xué)信息處理系統(tǒng)采用的是被稱為4f系統(tǒng)的裝置.光光物平面像平面頻譜面ffff近代光學(xué)信息處理系統(tǒng)采用的是被稱為4f系統(tǒng)的裝置.光光物平面29圖象識(shí)別和比較把標(biāo)準(zhǔn)圖象放在物平面上，在頻譜平面上放一張照相底片，以單色相干光照明而獲得頻譜圖的負(fù)片，把負(fù)片放在原來頻譜的位置上，由于原來頻譜圖的亮斑恰好為負(fù)片的暗處，而原來的頻譜圖的暗處正好為負(fù)片的亮斑。把待檢測(cè)的圖樣放在物平面上，如果待檢測(cè)圖樣和標(biāo)準(zhǔn)圖象完全一樣，頻譜圖和負(fù)片互補(bǔ)，這樣在像平面上一片黑暗。如果兩個(gè)圖樣有一點(diǎn)不圖，則在像面上出現(xiàn)亮點(diǎn)。（1）圖象識(shí)別和比較把標(biāo)準(zhǔn)圖象放在物平面上，在頻譜平30將這個(gè)和標(biāo)準(zhǔn)圖象的頻譜函數(shù)共軛的濾波器放置在頻譜面上，那么透過濾波器光

SS*為實(shí)數(shù)，也就是說透過濾波器的光波的相位是一個(gè)常數(shù)，既是一列平面波，經(jīng)過透鏡在后焦面上出現(xiàn)一個(gè)亮點(diǎn)。如果放在物平面的待測(cè)圖樣和標(biāo)準(zhǔn)圖樣完全相同，則像面出現(xiàn)一個(gè)亮點(diǎn)，如果圖樣和標(biāo)準(zhǔn)圖像不同，則在像面出現(xiàn)花樣。（2）將這個(gè)和標(biāo)準(zhǔn)圖象的頻譜函數(shù)共軛的濾波器放置在頻譜面上，那么透31黑白底片如何照彩照？跳轉(zhuǎn)到相稱顯微鏡>>>黑白底片如何照彩照？跳轉(zhuǎn)到相稱顯微鏡>>>32圖示：光柵的色散光柵對(duì)波長的色散性是光柵條紋密度圖示：光柵的色散光柵對(duì)波長的色散性是光柵條紋密度33物平面像平面頻譜面白光光源濾波器用白光照明透明物體,物體的不同部分是由不同取向的透射光柵片組成.頻譜面上(除零級(jí)外)干涉主極大呈彩色.物面上不同的部分的頻譜在不同方向上.將一個(gè)方向的頻譜,只保留一種顏色,濾掉其余的顏色,其對(duì)應(yīng)的象面上,就顯示出該頻率的顏色來.物平面像平面頻譜面白光光源濾波器用白光照明透明物體,34黑白底片彩色成像濾光光柵黑白底片黑白底片彩色成像濾光光柵黑白底片35物平面像平面頻譜面白光光源濾波器4F系統(tǒng)顯示彩色圖象物平面像平面頻譜面白光光源濾波器4F系統(tǒng)顯示彩色圖象36對(duì)于完全透明的標(biāo)本，因?yàn)槠涓鱾€(gè)部分對(duì)于光波的吸收基本一致，普通顯微鏡無法看到。但這并不是說光波在經(jīng)過透明標(biāo)本的不同部分時(shí)不受影響或受到的影響都一樣。事實(shí)上，由于不同部分的折射率不同，雖然光通過后成像的振幅基本一致，但光波在通過時(shí)的光程是不一樣的。人眼對(duì)振幅的差別可以看出來，但對(duì)相位的差別是不能察覺的。5.Phasecontrastmicroscope相襯顯微鏡怎樣觀察透明標(biāo)本？*簡單染色法*革蘭氏染色法*莢膜染色*負(fù)染色法*抗酸性染色法*芽胞染色法*熒光法細(xì)胞染色F1.細(xì)胞染色法，2.Zernike相襯法對(duì)于完全透明的標(biāo)本，因?yàn)槠涓鱾€(gè)部分對(duì)于光波的吸收基本375.Phasecontrastmicroscope相襯顯微鏡對(duì)于完全透明的標(biāo)本，因?yàn)槠涓鱾€(gè)部分對(duì)于光波的吸收基本一致，普通顯微鏡無法看到。但這并不是說光波在經(jīng)過透明標(biāo)本的不同部分時(shí)不受影響或受到的影響都一樣。事實(shí)上，由于不同部分的折射率不同，雖然光通過后成像的振幅基本一致，但光波在通過時(shí)的光程是不一樣的。人眼對(duì)振幅的差別可以看出來，但對(duì)相位的差別是不能察覺的。怎樣觀察透明標(biāo)本？1.細(xì)胞染色法;2.Zernike相襯法*簡單染色法*革蘭氏染色法*莢膜染色*負(fù)染色法*抗酸性染色法*芽胞染色法*熒光法細(xì)胞染色F5.Phasecontrastmicroscope相38染色一般方法：將菌制備成玻片，各玻片于染色前需先經(jīng)過熱固定。將玻片置于染色盤上，覆以染色液，并注意適宜的染色時(shí)間。以蒸餾水尖嘴瓶小心沖去過剩染色液，此時(shí)玻片應(yīng)與水流成平行，如此可少微生物自抹片中流失。以吸水紙吸干抹片，切勿揩拭。因?yàn)闃?biāo)本經(jīng)過染色固定后，各個(gè)部分對(duì)光波的吸收程度不一樣，所以用顯微鏡觀察標(biāo)本時(shí)，我們能夠看到顏色和亮度不同的圖象。染色一般方法：因?yàn)闃?biāo)本經(jīng)過染色固定后，各個(gè)部分對(duì)光波的吸39SARSSARS40澤尼克Zernike提出相襯法，根據(jù)相襯原理制備了相襯顯微鏡（Phasecontrastmicroscope）又叫相差顯微鏡。它把樣品的相位信息通過一種特殊的濾波器，轉(zhuǎn)化為輸出像面上的光強(qiáng)分布，為分析相位型樣品提供了一種有效手段。澤尼克發(fā)明的相襯法和相襯顯微鏡是光學(xué)空間濾波和信息處理技術(shù)應(yīng)用實(shí)際方面的一項(xiàng)首創(chuàng)性工作。相襯顯微鏡的主要特點(diǎn)是不需要對(duì)標(biāo)本染色，這就避免了在染色過程中由于化學(xué)作用可能引起的標(biāo)本內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化。有些染不上色的標(biāo)本也可以用相襯顯微鏡來觀察。各種顯微鏡都可以通過加附加裝置來達(dá)到看相差的目的。物理方法：Zernike相襯法澤尼克Zernike提出相襯法，根據(jù)相襯原理制備了相襯41相襯原理在零級(jí)譜斑上放一個(gè)相位斑，使零級(jí)譜斑相移了反逆到物平面上，等效于：等效于新的物場(chǎng)：那么對(duì)應(yīng)的新的像場(chǎng)：相襯原理在零級(jí)譜斑上放一個(gè)相位斑，使零級(jí)譜斑相移了反逆到物平42像場(chǎng)光強(qiáng)分布：引入比例常數(shù)K，像場(chǎng)可以寫成：所以像面上光強(qiáng)的分布和樣品的相位信息相關(guān)聯(lián)。像場(chǎng)光強(qiáng)分布：引入比例常數(shù)K，像場(chǎng)可以寫成：所以像面上光強(qiáng)的43利用相襯法觀察寫入光折變晶體中相位圖象相襯顯微鏡和相襯顯微鏡下觀察到的細(xì)胞利用相襯法觀察寫入光折變晶體中相位圖象相襯顯微鏡和相襯顯微鏡44Onlookingbacktothisevent,Iamimpressedbythegreatlimitationsofthehumanmind.Howquickarewetolearn,thatis,toimitatewhatothershavedoneorthoughtbefore.Andhowslowtounderstand,thatis,toseedeeperconnections.Slowestofall,however,areweininventingnewconnectionsoreveninapplyingoldideasinanewfield.—FrizsZernikeHowIdiscoveredphasecontrast?Onlookingbacktothis456.Principleofholography全息學(xué)原理6.Principleofholography全息學(xué)466.Principleofholography全息學(xué)原理概述

1

2

1H

2+1-1M2M1余弦光柵的制備和余弦光柵的衍射場(chǎng)余弦型環(huán)狀波帶片的制備和衍射場(chǎng)：底片z0z0z06.Principleofholography全息學(xué)47思考：如果M2不是平面鏡，而是一個(gè)物件。

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1HM1所有光波都可以看成不同方向的平面波的疊加。物光可以看成大量點(diǎn)光源的集合。思考：如果M2不是平面鏡，而是一個(gè)物件。11HM1所有光48全息術(shù)是英籍匈牙利人伽伯（D.Gabor)于1948年發(fā)明，目的是提高電子顯微鏡的分辨本領(lǐng)。D.Gabor1900—19791971:NobelPrizeH共軸全息記錄和共軸全息再現(xiàn)最初設(shè)計(jì)：60年代隨著激光器的出現(xiàn)，出現(xiàn)離軸全息術(shù)。(E.N.LeithandJ.Upathieks)全息術(shù)是英籍匈牙利人伽伯（D.Gabor)于49參考光波R，物光波O，干涉場(chǎng)UH：干涉光強(qiáng)分布：物光波前的全息記錄—雙光場(chǎng)干涉參考光波R，物光波O，干涉場(chǎng)UH：干涉光強(qiáng)分布：物光波前的50物波O是物體上各點(diǎn)源發(fā)射的大量次波源的相干疊加，可以表示為：參考光波：干涉強(qiáng)度：IH的記錄和存儲(chǔ)：顯影和定影，底片的透過率tH和相干強(qiáng)度成線性關(guān)系：這樣便制備了一張全息片(Hologram)，全息片是一張干涉圖，它包含了物光波前及其共軛波前的信息，可以通過對(duì)照明光的衍射再現(xiàn)物光波前及其共軛波前。物波O是物體上各點(diǎn)源發(fā)射的大量次波源的相干疊加，可以表示為：51第6講傅立葉光學(xué)導(dǎo)論課件52全息圖的衍射場(chǎng)—相因子分析的運(yùn)用用一準(zhǔn)單色光波R’照射，產(chǎn)生衍射場(chǎng)，其波前函數(shù)：突出了照射光波和物光波及其共軛光波，在光波前有一個(gè)T1的操作。全息圖的衍射場(chǎng)—相因子分析的運(yùn)用用一準(zhǔn)單色光波R’照射，產(chǎn)生53三個(gè)操作系數(shù)：變換因子T1:為全息圖的0級(jí)衍射波變換因子T2和T3:照明光表示為：于是：三個(gè)操作系數(shù)：變換因子T1:為全息圖的0級(jí)衍射波變換因子T254經(jīng)典情況一：照明光和參考光是正入射的全同平面波?？梢栽O(shè)：H于是物光波前再現(xiàn)物光共軛波前伴生經(jīng)典情況一：照明光和參考光是正入射的全同平面波?？梢栽O(shè)：H于55經(jīng)典情況二：可以設(shè)：于是：等效棱鏡---偏轉(zhuǎn)物光波前真實(shí)再現(xiàn)共軛波受到一等效棱鏡的作用而偏轉(zhuǎn)。照明光和參考光是斜入射的全同平面波經(jīng)典情況二：可以設(shè)：于是：等效棱鏡物光波前真實(shí)再現(xiàn)共軛波受到56經(jīng)典情況三：照明光和參考光是全同球面波。于是：--等效透鏡物光波前真實(shí)再現(xiàn)共軛波受到一等效透鏡的作用，發(fā)生放大、縮小和偏轉(zhuǎn)，也可能實(shí)象變成虛象。問題：在什么情況下放大和縮?。渴裁辞闆r下出現(xiàn)虛象？二次相因子，可以設(shè)：經(jīng)典情況三：照明光和參考光是全同球面波。于是：--等效透鏡物57經(jīng)典情況四：照明光和參考光是共軛球面波?？梢栽O(shè)：于是：--等效透鏡伴生實(shí)象物光波前受到一等效透鏡的作用，發(fā)生放大、縮小和偏轉(zhuǎn)，也可能虛象變成實(shí)象。如果參考光為平面光，照明光為球面光，或者參考光為球面光，照明光為平面光，再或者參考光和照明光為不同球心的球面波，衍射場(chǎng)的情況如何？經(jīng)典情況四：照明光和參考光是共軛球面波?？梢栽O(shè)：于是：--等58一般性結(jié)論：全息圖的衍射場(chǎng)總包含三種主要成分，即O波及其共軛波O*，還有R’波：變換系數(shù)T2和T3中的振幅因子近似為常數(shù)，相因子不外乎是單純的線性因子、單純的二次因子和二次因子和線性因子的混合，其作用等效于一個(gè)棱鏡或者透鏡再或者一個(gè)密接的透鏡和棱鏡，作用于O波和O*波，仍能保持O波和O*波的主要特點(diǎn)和基本形貌。一般性結(jié)論：全息圖的衍射場(chǎng)總包含三種主要成分，59全息圖的觀察物體上每一點(diǎn)發(fā)出的球面波都貢獻(xiàn)于整個(gè)記錄干版，所以物體和全息圖的對(duì)應(yīng)關(guān)系是“點(diǎn)面對(duì)應(yīng)”，也就是全息圖上每個(gè)局部都包含著物的全部信息。而普通照相物和圖的對(duì)應(yīng)是“點(diǎn)點(diǎn)對(duì)應(yīng)”。全息圖的觀察物體上每一點(diǎn)發(fā)出的球面波都貢獻(xiàn)于整個(gè)記錄干版，60全息照相普通照相1全息照相過程分記錄、再現(xiàn)兩步，它是以干涉衍射等波動(dòng)光學(xué)的規(guī)律為基礎(chǔ)的。普通照相過程是以幾何光學(xué)的規(guī)律為基礎(chǔ)的。2全息圖所記錄的是物體各點(diǎn)的全部光信息，包括振幅和位相普通照相底片記錄的僅是物體各點(diǎn)的光強(qiáng)（或振幅）。3全息照相過程中物體與底片之間是點(diǎn)面對(duì)應(yīng)的關(guān)系，即每個(gè)物點(diǎn)所發(fā)射的光束直接落在記錄介質(zhì)整個(gè)平面上。反過來說，全息圖中每一個(gè)局部都包含了物體各點(diǎn)的光信息。普通照相過程中物像之間是點(diǎn)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的關(guān)系，即一個(gè)物點(diǎn)對(duì)應(yīng)像平面中的一個(gè)像點(diǎn)。4全息圖能完全再現(xiàn)原物的波前，因而能觀察到一幅非常逼真的立體圖像。普通照相得到的只能是二維的平面圖像。5全息照相是干涉因此要求光源有很高的時(shí)間相干性和空間相干性。光源的相干長度越大、波前上相干區(qū)越大，就能越有效地實(shí)現(xiàn)全息照相，尤其在被照物體很大的情況下更是如此。激光，作為一種很高相干性的強(qiáng)光光源，十分理想地滿足了這些要求。記錄，要求參考光束與各個(gè)物點(diǎn)的物光束彼此都是相干的。普通照相只是像的強(qiáng)度記錄，并不要求光源的相干性，用普通光源就可以了。全息照相與普通照相各自的特點(diǎn):全息照相普通照相1全息照相過程分記錄、再現(xiàn)兩步，它是以干涉衍61全息全息顯示輕型化多功能化無損檢測(cè)——用于工程領(lǐng)域

全息檢測(cè)全息元件智能機(jī)器人光計(jì)算機(jī)航空航天智能武器全息電影全息動(dòng)畫立體圖畫模擬軍事演習(xí)全息研究方向及應(yīng)用領(lǐng)域全息全息顯示輕型化無損檢測(cè)全息檢測(cè)全息元件智能機(jī)器人光計(jì)算機(jī)62FQG—200型非球面激光全息光彈儀是一種多用途綜合性物理光學(xué)儀器。主要用于全息光彈試驗(yàn)，亦可進(jìn)行光彈條紋倍增、斜射和補(bǔ)償?shù)仍囼?yàn)，并能進(jìn)行散光光彈試驗(yàn)。此外還能進(jìn)行激光全息干涉、散斑計(jì)量和莫爾法等力學(xué)試驗(yàn)還可進(jìn)行振型測(cè)定等非破壞性試驗(yàn)。在進(jìn)行各種干涉測(cè)量時(shí)，具有高精度、非接觸、可得全場(chǎng)信息等優(yōu)點(diǎn)。

儀器由分光、偏振光、準(zhǔn)直光、參考光和旋光系統(tǒng)以及加載系統(tǒng)、全息平臺(tái)和各種附件組成?？蓱?yīng)用于機(jī)械、動(dòng)力、造船、宇航、醫(yī)學(xué)、土木工程等領(lǐng)域FQG—200型非球面激光全息光彈儀是一種多用途綜合性物理光63Fig.3Reconstructionimageofthex-rayhologramThewavelengthofreconstructionwave(

)is

nm,whichisfromAr+ionlaser.Andthedistancefromthephotopapertothehologramis4370mm.Fig.2X-rayhologramofcobwebThewavelength(

)oftheX-rayusedis

nm,thecurrentofthestorageringfallsfrom120mAto100mAduringexposure,theexposuretimeis30minutes,thedistancefromhologramtosampleis10.0mm,andtherecordingmediumofthehologramisphotoresistPMMA.

“水窗”波段軟X射線全息成象及其光學(xué)再現(xiàn)蔣詩平張玉煊付紹軍張新夷（中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)國家同步輻射實(shí)驗(yàn)室合肥230029）陳建文徐至展（中國科學(xué)院上海光學(xué)儀器與精密機(jī)械研究所上海201800）摘要以合肥同步輻射為光源，在3.2nm波長下，用光刻膠PMMA記錄了蜘蛛網(wǎng)絲的同軸全息圖；用普通光學(xué)顯微鏡讀出全息圖，放大的全息圖記錄于普通照相膠片上；用波長457.9nm平行光再現(xiàn)了原物并用印相紙直接記錄。再現(xiàn)象中蜘蛛網(wǎng)絲的直徑小于1

m。關(guān)鍵詞“水窗”X射線同軸全息光學(xué)再現(xiàn)Fig.3Reconstructionimageof64?全息顯示全息電影：1976年蘇聯(lián)首次制備了全息電影，1983年歐洲…對(duì)超常條件下物體瞬態(tài)過程的研究。?壓膜彩色全息造成一張彩虹全息圖，化學(xué)處理形成浮雕型全息用電鍍法在凹凸版面上鍍上一層鎳，造成一個(gè)沖模用這個(gè)沖模在透明膠片上壓上凹凸圖案?全息顯示全息電影：1976年蘇聯(lián)首次制備了全息電影，19865?全息干涉計(jì)量術(shù)將變化的或位移的物光波前和標(biāo)準(zhǔn)物光波前，先后曝光記錄在同一張全息圖上，于是，這張全息圖便同時(shí)再現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)物光波前，它們相干疊加形成一套干涉花樣。從而干涉花樣的測(cè)量分析，可以精確地診斷出微小變形或位移或振動(dòng)模式等。?超聲、紅外或微波全息?全息干涉計(jì)量術(shù)將變化的或位移的物光波前和標(biāo)準(zhǔn)物光波前，先后66?全息存儲(chǔ)光折變?nèi)⒋鎯?chǔ)和光學(xué)信息處理?全息存儲(chǔ)光折變?nèi)⒋鎯?chǔ)和光學(xué)信息處理67飛秒全息采用光學(xué)方法透過生物組織體斷層成象，是現(xiàn)代生物光學(xué)研究的最遠(yuǎn)大的目標(biāo)之一，其主要原因之一是它在醫(yī)學(xué)光學(xué)成象領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用前景.它與其他已經(jīng)臨床使用的醫(yī)學(xué)成象技術(shù)(比如，X射線透視、CT、磁共振等)相比，對(duì)人體傷害較小，可對(duì)軟組織成象，也有望提高分辨率.這樣，就有可能診斷出早期癌癥，特別是乳腺癌.由鈦寶石鎖模激光器發(fā)出的飛秒激光脈沖進(jìn)入全息光學(xué)系統(tǒng)，由分束器(半反射鏡)分為物光束和參考光束，物光束通過成象目標(biāo)、肌肉組織和一個(gè)空間濾波器系統(tǒng)，由一個(gè)合束器(半反射鏡)使物光和參考光會(huì)合，再通過一個(gè)成象系統(tǒng)將肌肉組織的出射表面成象于CCD靶面上，調(diào)節(jié)參考光路中的延遲線，使參考光脈沖與最早到達(dá)光同時(shí)到達(dá)CCD靶面，干涉形成象面全息圖［10］，而后續(xù)到達(dá)光在時(shí)間上沒有與參考光相遇，不能形成干涉條紋，只形成模糊的亮背景.圖2(a)是記錄的單幅電子學(xué)全息圖；圖2(b)是將全息圖作Fourier變換得到的頻譜分布；圖2(c)是將頻譜作濾波處理，保留足夠的可以恢復(fù)出一級(jí)衍射象的一級(jí)衍射譜，并在頻域坐標(biāo)平移后的頻譜分布；圖2(d)