参考文献私聊-物理学与社会进步-电子科大

1、核心通识类课程期末论文课程名称：物理学与社会进步学院：微固学院专业：微电子科学与技术学生姓名：学 号：201403010选课号：0评 分：日 期：2017年6月7日全息照相的应用和发展前景全息照相的应用和发展前景（电子科技大学微固学院选课号学号：201403010）【摘要】全息照相是一种利用波的干涉记录被摄物体反射（或透射）光波中信息（振幅、相位）的照相技术。 我们就全息照相的介绍、应用以及发展前景做一下简介。关键词：全息照相、全息应用1全息照相的简介1.1什么是全息照相我们知道，普通摄影（照相、电影、电视）是把摄影机的镜头对着被拍摄的物体，让物体上反射的光进入镜头，在感光底片上产生物体的像，

2、感光底片上记录的是从物体上各点反射出来的 光的强度实际上，这只是沿用了光线概念，并纯粹用几何光学方法来进行研究的一种近似的实用成像技术因为光是一种电磁波，决定波动特性的参数是振幅和位相：振幅表示光的强弱位相表示光在传播中各质点所在的位置及振动方向因此光的全部信息应由振幅和位相两个参数来表示所以，普通摄影只是记录了光波的强度（正比于振幅的平方）信息，却没有记录光波 的位相信息，它仅仅是一种平面影像为了解决这一问题，早在1948年伦敦大学的丹尼斯伽 柏（DGabor）首先提出了记录光波振幅和位相信息的照相原理后来人们把这种记录光波全部信息的照相技术称为全息照相。1.2全息照相的原理全息照相利用光的

3、干涉现象进行记录，并借助光的绕射现象使记录图像得到再现。再生像宛如原来的物体被看成就在眼前的情形。全息照片是借助光的干涉将产生的以微米为单位的条纹记录到照相感光材料上，包含光的一切信息。二个光波一旦重合，便生成的干涉条纹。此时，将一侧的光投射于物体使其反射，便形成含有物体信息的波面（物体光）,再将另一侧的光重合上去，则生成的干涉条纹根据物体信息获得调制。之后，将这个经过调制的干涉条纹记录到照相感光材料上。如果再次仅投射以参照光 上这绕射波面与来自物体放射的信息是等效的 干涉得到调制，再经过绕射而被解调。，依据干涉条纹光被绕射而发生新的波面。事实，被看成有立体感。换言之，物体的光信息借助，再经过

4、绕射而被解调。P.A出毎B1.3全息照相的特点(1) 三维立体性。指全息照相再现的图像是三维立体的，具有如同观看真实物体一样的立 体感，这一性质与现有的用偏振镜观看的立体电影有着本质的区别。(2 )可分割性。指全息照片的碎片仍能反映出整个物体的图像，不会因照片的破碎而失去图像的完整性。(3)信息容量大。全息存储的存储容量上限为1 /入3，远大于磁盘和光盘的存储容量。2全息照相的应用经过多年的发展，全息照相技术能到了极大的应用，下面简介一下几个比较典型的应用。2.1 全息干涉计量术用全息干涉的方法进行精密测量，称为全息干涉计量，是目前全息应用最广泛的领域之一。干涉计量的基础是波前比较。全息术是唯

5、一能记录和再现波前的技术，这使我们有可能用严格标准波前与一个编写物体产生的波前相比较而实现干涉计量。由于标准波前和变形波前是通过同一光路产生的，因而可以消除系统误差，这样对光学元件的精度要求可以降低，这是其他干涉计量方法所不容易做到的。目前，全息干涉计量分析在无损检验、振动分析、微应 力应变测量、形状和等高线的检测等领域，并已得到了广泛的应用。全息干涉计量在20世纪80年代美国等西方先进国家已产业化， 我国在20世纪80年代初有几 所大学和科研单位的研究项目通过鉴定，其中有些达到当时的先进水平。 经过近几年的开发和研制，我国在全息干涉计量测试设备方面主要发展有：用于测试火箭发动机喷雾化特性的Y

6、SCI型离子瞬态激光全息测试仪；(2) 用于激光热核聚变稠密等离子体电子密度测量的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、图像处理三部分的瞬态激光全息干涉计量测试系统；用于对航空、航天、石油化工等部门常用的膜盒进行位移检侧的激光全息光栅精密测试 系统。目前美国和德国已经研制出有菌子质记录介质的激光全息干涉计量设备。将全息干涉计量术与计算机图像处理技术相结合，借助光电图像传感器、大孔径面阵CCD器件和小型化的脉冲固体激光器等先设备的出现，发展系统化、智能化、小型化的全息干涉计量装置将是未来全息干涉计量术的发展方向。2.2全息存储全息存储是依据全息术的原理，将信息以全息

7、照相的方式存储起来，它利用两个光波之间的耦合和解耦合，可以把信息存储和信息之间的比较(相关)、识别，甚至联想的功能结合起来，也就是可以把信息存储和信息处理结合起来，用于全息信息存储的记录介质较多，可永久保存信息的全息图用银盐干板、银盐非漂白型位相全息干板、光聚合物及光致抗蚀剂等；可擦除重复使用的实时记录材料有光导热塑料、有机或无机光折变材料等。全息存储在存储容量方面具有巨大的优势，原因是：(1) 全息存储具有存储容量大的优势。用感光干板作为普通照相记录信息时，信息存储密度的数量级一般为05bit/mm2;用平面全息图存储信息时，存储密度一般可提高一个数量级 达106bit/mm2 ;如果用体全

8、息图存储信息时，存储密度可高达1013bit/mm2。(2) 全息存储具有极大的冗余性，存储介质的局部缺陷和损伤不会引起信息丢失。(3) 全息存储具有读取速率高和能并行读取的特点，每个数据页可包含达1Mbit的信息，写入一页的时间在100ms左右，读信息的时间可以小于 100靤,而磁盘的寻址时间至少需 10ms。 2.3全息无损检验当用全息照相及其干涉度量术来进行无损检测时，一般是在被检测的元件上轻微加力(激励)，并在加力前后记录二次曝光全息图(或时间平均全息图等)，如果元件存在缺陷，就会使其表面产生不规则的形变，从而使在该处的干涉条纹图样也发生不规则的变形，元件缺陷的变形即使发生在 0.1m

9、m量级范围内，在干涉图样上也能清楚地显示出来。于是，通过有 缺陷和无缺陷元件在同样受力条件下所形成的干涉图样的相对变化，就能指明这种不规则形变。对于大多数应用来说，只需定性地解释干涉条纹。一般说来，干涉条纹出现局部变密或 出现条纹曲率不连续性的区城，标志着缺陷(或裂缝等)的存在。缺陷的大小与条纹变密区 域的大小相对应，而干涉条纹密度则与缺陷的深度有关。2.4红外，微波及超声全息照相技术全息照相在军事观察，侦察和监视上有重要意义我们知道，一般的雷达只能探测到目标方位、距离等，而全息照相则能给出目标的立体形象，这对于及时识别飞机、舰艇等有很大作用。因此，备受人们的重视，但是由于可见光在大气或水中传

10、播时衰减很快，在不良的气候下甚至于无法进行工作。为克服这个困难发展出红外、微波及超声全息技术，即用相干的红外光、微波及超声波拍摄全息照片，然后用可见光再现物象，这种全息技术与普通全息技术的原理相同，技术的关键是寻找灵敏记录的介质及合适的再现方法，超声全息 照相能再现潜伏于水下物体的三维图样，因此可用来进行水下侦察和监视。目前全息术在科技、文化科技、文化、工业、农业、医药、艺术、商业、军事等领域都获得了一定程度的 应用。但是由于种种技术原因，最有效的应用仍是全息干涉量度术和全息光学元件。3全息照相的发展前景3.1全息照相显微镜学研制全息照相显微镜的主要目的是检验一定深度的运动的微观物体，而不需要

11、连续重新聚焦以便当物体离开焦点时跟踪它们。在另一方面，也要求全息照相术克服由一般光学显微镜非常有限的景深所引起的困难。当然，也有可能把全息照相干涉计量术用于微观物体上。在大多数各种类型的全息照相显微镜中，是用全息照片记录待研究的三维物体的放大图像，然后全息照片在一瞬间按时重现原物体的三维图像。因为全息照相过程的景深是无限的，因而可用一般显微镜装置从容地检验这一图像。据信几家公司准备研制能大量生产的全息照相显微镜，但仍有几个突出的间题有待解决。其中包括象差问题和因相千噪声和边缘环纹(edgeirnigng)产生的阿题，伦敦帝国学院的一个小组正在解决这些问题。该小组已制造并在研制全 息显微镜样机(

12、Smith和Wiliams1973)。3.2透镜和光栅全息照片通过两束重迭在记录介质上的相干光发生干涉而得到。当只用其中的一束光(通常称为参考光束)照明全息照片时，它通过衍射而重现另一束光。在多数全息照福术应用中 这第二束光一般是从三维物体散射的复杂光束，并用全息照片产生三维图像。但是，没有理由认为第二束光不应是非常简单的，例如会聚的或发散的光束。如果确是这种情况，那么可将全息照片当作是透镜，并可设计成产生任何所要求形状的波前。在许多应用中，全息照像透镜较普通透镜有几个优点，特别是使用单色光时，另一方面，全息照像透镜象普通透镜那样受到象 差影响，必须用类似的方法设计并使它最佳化。这是光学设计的

13、新分支，很可能证实它在未来的重要性。作为全息照像透镜设计的例证，应提及帝国学院教授 W.T.Welford设计的等光程透镜,它是把全息照像记录介质淀积在球形面上：这一装置仅通过适当选择用于记录全息照片的两发散光束获得等光程(Wdfodr1973)。与全息照像透镜密切相关的是全息照像光搬，此处也用弯曲的空格校正像差。这些装置对单色计、光谱仪和高速扫描器的设计己产生非常重大的影 响,似乎为未来提供了很大的潜力。3.3光全息存储器光全息存储器有望代替现有的存储器。光学全息存储同时具有容量大、数据传输速度快、 随机存取时间短等优点，有望在未来的数字数据存储领域发挥巨大的作用，从而代替现有的 第.3.页

14、物理学与社会进步课程论文磁盘、光盘等存储设备。除光学全息外，还可以实现红外微波和超声波、电子波等全息技术 的发展与应用。4总结通过以上的研究和介绍，清楚了全息技术是利用光的干涉原理记录物光的振幅和相位信 息，从而实现物体的三维立体再现。了解了这项技术，我们就可以灵活的把它用于更广泛的领域。我们可以设想，把一些珍贵的文物用这项技术拍摄下来，展出时可以真实地立体再现文物，供参观者欣赏，而原物妥善保存，防失窃。大型全息图既可展示轿车、卫星以及各种 三维广告，亦可采用脉冲全息术再现人物肖像、结婚纪念照，小型全息图可以戴在颈项上形成美丽装饰，它可再现人们喜爱的动物，多彩的花朵与蝴蝶。迅猛发展的模压彩虹全

15、息图， 既可成为生动的卡通片、贺卡、立体邮票，也可以作为防伪标识出现在商标、证件卡、银行 信用卡，甚至钞票上，装饰在书籍中的全息立体照片，以及礼品包装上闪耀的全息彩虹，使 人们体会到21世纪印刷技术与包装技术的新飞跃。模压全息标识，由于它的三维层次感， 并随观察角度而变化的彩虹效应，以及千变万化的防伪标记，再加上与其他高科技防伪手段的紧密结合，把新世纪的防伪技术推向了新的辉煌！而我们也期待着全息技术在更多领域给我们带来更多的惊喜！第4页全息照相的应用和发展前景参考文献1 张循利，仲明礼激光全息照相的应用北京：昌潍师专学报第16卷第2期,1997.42 潘云，蔡慧妍.激光全息照相实验的改进方法研

16、究.文章编号：1006-4311(2014)29-0206-033 浅谈全息术.西安电子科技大学出版社，2006,3-44 徐晓理.全息光学元件的发展动向.考察日本山武一霍尼韦尔公司小结报告5 析华泰.全息内窥术,optik,1976(Apr),4S,No.1,21-28. 张小林.全息术的现状及发展.许昌职业技术学院现代教育技术中心,2007,1:67-707 杨桂娟 梅妍，白亚乡.全息术及其应用.大连水产学院，2004,192-2008 王永昭.全息照相，天津大学精密仪器系9 孙雁华.全息照相的虚象与实象.杭州师范学院学报，1990.610 胡萍.全息照相的研究与应用.大学物理实验,1007- 2934(2004)02- 0022- 0311 丁一 .全息照相的原理及其应用.中国印利1997年第2期(总第62期)12 诸葛如彬，周兆金，吴壁如 .全息照相及应用，1990,28(4):195-21313 程胜.全息照相论文.孝感学院物电学院14 徐光明.全息照相漫谈.中学物理教