數(shù)字全息術(shù)專題學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1數(shù)字?jǐn)?shù)字(shz)全息術(shù)專題全息術(shù)專題第一頁，共28頁。菲涅耳衍射(ynsh)的F.T.表達(dá)式)(2exp)exp(),(220yxzkjjkzzayxU球面波的復(fù)振球面波的復(fù)振幅幅(zhnf)表達(dá)表達(dá)式式zyfzxfyxzkjyxUyxzkjzjjkzyxUyx,)(2exp),( )(2exp)exp(),(202000022)(2exp),(22yxfkjyxt透鏡的位相變換因子0020200,0,)()(2exp)()exp(1)(dydxyyxxzkjyxUjkzzjyxU 菲涅耳衍射菲涅耳衍射（空域）（空域）第2頁/共28頁第二頁，共28頁。Huaying WangColl

2、ege of Sciences Hebei University of College of Sciences Hebei University of EngineeringEngineering第3頁/共28頁第三頁，共28頁。第4頁/共28頁第四頁，共28頁。l1948，D. Gabor, 提出(t ch)了“波前重現(xiàn)”（A new microscopy principle, Nature） (Nobel prize)l1962, Leith E N and Upatnieks J., 離軸全息術(shù)離軸全息術(shù)（Reconstructed wave fronts and communicati

3、on theory. JOSA）l1967, J.W. Goodman and R.W. Lawrence, 數(shù)字(shz)全息術(shù) （Digital Image Formation from Electronically Detected Holograms“, Appl. Phys. Lett.）l1994, U. Schnars, W. Juptner, 第一張數(shù)字全息圖（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頁/共28頁第五頁，共28頁。(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頁/共28頁第六頁，共28頁。(a) Conventional optical holographyVirtual imageBeam splitterLaser(b) Numerical reconstruction with computerP

6、rocessed photographic plate第7頁/共28頁第七頁，共28頁。第8頁/共28頁第八頁，共28頁。0.5xm第9頁/共28頁第九頁，共28頁。B.Kemper0.85xm第10頁/共28頁第十頁，共28頁。2.2mxm第11頁/共28頁第十一頁，共28頁。0.5xm第12頁/共28頁第十二頁，共28頁。第13頁/共28頁第十三頁，共28頁。2*2*0( , )( , )( , )h x yu x yr x yuuRuru r( , )u x y( , )r x y零級項(xiàng)零級項(xiàng)+1級項(xiàng)級項(xiàng)-1級項(xiàng)級項(xiàng)第14頁/共28頁第十四頁，共28頁。*( , )( , )u x y

7、rx y200(,)o xy( , )u x y( , )u x y畸變矯正 00(,)o xy( , )r x y0000Im( (,)argtanRe( (,)o xyo xy第15頁/共28頁第十五頁，共28頁。 記錄(jl)圖1 無透鏡(tujng)傅里葉變換全息圖記錄示意圖第16頁/共28頁第十六頁，共28頁。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頁/共28頁第十七頁，共28頁。 再現(xiàn)：會聚(huj)球面波照明再現(xiàn)光路圖2 無透鏡(tujng)傅里葉變換全息圖再現(xiàn)示意圖實(shí)共軛像實(shí)原始像第18頁/共28頁第十八頁，共28頁。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頁/共28頁第十九頁，共28頁。 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頁/共28頁第二十頁，共28頁。l記錄光路結(jié)構(gòu)記錄光路結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)簡單；簡單；l能夠充分利用CCD的有限(yuxin)帶寬 ；l允許的最小記錄距離與被測量物體允許的最小記錄距離與被測量物體(wt)(wt)的大小成正比；的大小成正比；l強(qiáng)度再現(xiàn)像準(zhǔn)確、重建速度快；強(qiáng)度再現(xiàn)像準(zhǔn)確、重建速度快；無透鏡傅里葉變換全息的優(yōu)點(diǎn)：第21頁/共28頁第二十一頁，共28頁。第22頁/共28頁第二十二頁，共28頁。 BS: Recorde

11、d hologram:Reconstructed image:第23頁/共28頁第二十三頁，共28頁。 Phase image:第24頁/共28頁第二十四頁，共28頁。l數(shù)字全息重建數(shù)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頁/共28頁第二十五頁，共28頁。l數(shù)字全息重建數(shù)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