数字全息术专题学习教案

1、会计学1数字数字(shz)全息术专题全息术专题第一页，共28页。菲涅耳衍射(ynsh)的F.T.表达式)(2exp)exp(),(220yxzkjjkzzayxU球面波的复振球面波的复振幅幅(zhnf)表达表达式式zyfzxfyxzkjyxUyxzkjzjjkzyxUyx,)(2exp),( )(2exp)exp(),(202000022)(2exp),(22yxfkjyxt透镜的位相变换因子0020200,0,)()(2exp)()exp(1)(dydxyyxxzkjyxUjkzzjyxU 菲涅耳衍射菲涅耳衍射（空域）（空域）第2页/共28页第二页，共28页。Huaying WangColl

2、ege of Sciences Hebei University of College of Sciences Hebei University of EngineeringEngineering第3页/共28页第三页，共28页。第4页/共28页第四页，共28页。l1948，D. Gabor, 提出(t ch)了“波前重现”（A new microscopy principle, Nature） (Nobel prize)l1962, Leith E N and Upatnieks J., 离轴全息术离轴全息术（Reconstructed wave fronts and communicati

3、on theory. JOSA）l1967, J.W. Goodman and R.W. Lawrence, 数字(shz)全息术 （Digital Image Formation from Electronically Detected Holograms“, Appl. Phys. Lett.）l1994, U. Schnars, W. Juptner, 第一张数字全息图（Direct recording ofhologramsby a CCD target and numerical reconstructionFormation from Electronically Detected

4、 Holograms“, Appl. Phys. Lett.）Dr. Dennis Gabor signs a copy of the Museum of Holographys inaugural exhibition catalogue, Through The Looking Glass, during his historic visit to the museum on March 17, 1977. (Photo by Paul D. Barefoot) 第5页/共28页第五页，共28页。(a) Conventional optical holographyobject beamB

5、eam splitterLaserPhase shifterobject beamBeam splitterCCDLaserPhotographic plate(b) Digital holographyPhase shifting technique is more easily implemented in DH.reference beam第6页/共28页第六页，共28页。(a) Conventional optical holographyVirtual imageBeam splitterLaser(b) Numerical reconstruction with computerP

6、rocessed photographic plate第7页/共28页第七页，共28页。第8页/共28页第八页，共28页。0.5xm第9页/共28页第九页，共28页。B.Kemper0.85xm第10页/共28页第十页，共28页。2.2mxm第11页/共28页第十一页，共28页。0.5xm第12页/共28页第十二页，共28页。第13页/共28页第十三页，共28页。2*2*0( , )( , )( , )h x yu x yr x yuuRuru r( , )u x y( , )r x y零级项零级项+1级项级项-1级项级项第14页/共28页第十四页，共28页。*( , )( , )u x y

7、rx y200(,)o xy( , )u x y( , )u x y畸变矫正 00(,)o xy( , )r x y0000Im( (,)argtanRe( (,)o xyo xy第15页/共28页第十五页，共28页。 记录(jl)图1 无透镜(tujng)傅里叶变换全息图记录示意图第16页/共28页第十六页，共28页。220( , )exp()(,)2xyjku x yxyO ffz2200000( , )(,)exp()2jkO x yF o xyxyz F00,xyxyffzz 2200( , )exp2rrjkr x yRxxyyz2220( , )h x yurRuurru22000

8、(,)exp()()2xyrrrrjkjkOffRxyx xy yzz22220000(,)exp()()2xyrrrrjkjkRuO ffRxyx xy yzz第17页/共28页第十七页，共28页。 再现：会聚(huj)球面波照明再现光路图2 无透镜(tujng)傅里叶变换全息图再现示意图实共轭像实原始像第18页/共28页第十八页，共28页。220( , )exp()2jkC x yxyz 220( ,)exp()( , )2iiiijkU x yxyF h x yz011( ,)( ,)( ,)iiiiiiUx yUx yUx y1( ,)iiux y222010exp()()4( ,)2

9、iririijkxxyyzJx yz2200(,)exp()2xyrrjkO ffRxyz1( ,)iiJx y0000exp() exp()rriijkjkx xy yx xy ydx dyzz200()(,)ririzR o xx yy220exp(22)2iiirirjkxyx xy yz( ,),iiI x yF h x y1( ,)iiJx yF ur第19页/共28页第十九页，共28页。 22110( ,)exp()()( ,)2iiiririijkux yxxyyJx yz22100(,)(,)exp()2iixyrrjkJx yOffRxyz0000exp() exp()rri

10、ijkjkx xy yx xy ydx dyzz222000()(,)exp()()2iriririrjkzR oxxyyxxyyz( , )1C x y 第20页/共28页第二十页，共28页。l记录光路结构记录光路结构(jigu)(jigu)简单；简单；l能够充分利用CCD的有限(yuxin)带宽 ；l允许的最小记录距离与被测量物体允许的最小记录距离与被测量物体(wt)(wt)的大小成正比；的大小成正比；l强度再现像准确、重建速度快；强度再现像准确、重建速度快；无透镜傅里叶变换全息的优点：第21页/共28页第二十一页，共28页。第22页/共28页第二十二页，共28页。 BS: Recorde

11、d hologram:Reconstructed image:第23页/共28页第二十三页，共28页。 Phase image:第24页/共28页第二十四页，共28页。l数字全息重建数字全息重建(zhn(zhn jin)jin)算法研究算法研究,iiU x y1C h wz F ,iiU x y1 FF C hF gF,iiU x y1 FF C h GF22( ,)exp()2iiiijkz x yxyd22( , )exp()2jkw x yxyd22exp()( , )exp()2Fjkdjkgx yxyj dd2211( ,)exp(1)22FiixyGx yj dff第25页/共28页第二十五页，共28页。l数字全息重建数字全息重建(zhn(zhn jin)jin)算法研究算法研究,iiU x y,iiU x y1 F C hF