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引言 光全息学是在现代激光的发现之后才迅速发展起来的，本文将就光全息学的一些主要的研究课题进行探讨，并针对一些应用课题进行研究。现代光全息学的起源，发展和人物，新型应用，本文将告诉你 利用干涉原理，将物体发出的特定光波以干涉条纹的形式记录下来，使物光波前的全部信息都储存在记录介质中，这样记录下来的干涉条纹图样称为“全息图”，而当用光波照射全息图时，由于衍射原理能重现出原始物光波，从而形成与原物体逼真的三维象，这个波前记录和重现过程称为“全息术”或“全息照相” 光束 全息照相由盖伯于1948年提出的，而当时没有足够强的相干辐射源全息研究处于萌芽时期。当时的全息照相采用汞灯为光源，且是同轴全息图，它的+/-1级衍射波是分不开的，即存在所谓的“孪生像”问题，不能获得很好的全息像。这是第一代全息图。 1960年激光的出现，1962年美国科学家利思和乌帕特尼克斯将通信理论中的射频概念推广到空域中，提出离轴全息术，他用离轴的参考光照射全息图，使全息图产生三个在空间互相分离的衍射分量，其中一个复制出原始物光，第一代全息图的两大难题因此得以解决，产生了激光记录，激光再现的第二代全息图。 当代光全息学发展主要课题有： 球面透镜光学系统 光源和光学技术 平面全息图分析 体积全息图衍射 脉冲激光全息学 非线性记录，散斑和底片颗粒噪声 信息储存 彩色全息学 合成全息图 计算机产生全息图 复制，电视传输和非相干光全息图 而伴随光全息学的发展也产生一些光全息技术应用，比如高分辨率成像，漫射介质成像，空间滤波，特征识别，信息储存与编码，精密干涉测量，振动分析，等高线测量，三维图象显示等方面的用途。 本论文将就当代光全息学的研究与应用两大课题进行学术研究 一． 当代光全息学研究 球面透镜不仅能形成光振幅分布的影象，而且易形成该分布的傅立叶变换图形。因此，用一个简单透镜可使物光在全息平面上成为某原始图形的傅立叶变换。存储在全息图中的变换所具有的特性，在光学图形识别中有重要的应用。透镜，作为形成影象的器件，可以在全息术中用来构成像面全息图。一个透镜可以形成：傅立叶变换和输入复振幅分布的影象 由于利用激光光源来制作全息图片，使得全息学开始成为一门实用的学科。对形成全息图所用光源提出的要求取决于由于物体和必要的光学部件的安排所决定的参数。 从单一光源取得物波和参考波有如下图所示两种普通方法： A 分波前法 B 分振幅法 在光源与全息图之间（通过物表面或参考镜的反射）传播的光线的最大光程差必须小于相干长度。激光的相干性与激光器的振荡模式有关，就全息术而论，它要求在任一个横模振荡的激光器的空间相干的辐射，由于高介模的振荡较不稳定，并有以两个或者多个模式同时振荡的倾向，因此最好的振荡模式是最底阶的模式。 激光束的输出功率必须分成物体照明波和参考波。若物体要求从不止一个角度（以消除阴影），就需要将激光束分成好几束，一般采用分振幅法，因分振幅法能产生较均匀的照明，而且对光束的展宽要求小，既可以在分配前也可以在分配后展宽。 平面全息图分析 用非散射光记录的共线全息图上的条纹间隔与感光乳剂的厚度相比为较宽的。照明这张全息图的波前中的一条光线在通过全息图前只和一条记录条纹相互作用。因此全息图的响应近似于一个有聚焦特性的平面衍射光栅。加伯在分析这些特性时是把这样的全息图严格地当作二维的。用对二维模型分析的结果也很符合实验观察。 在应用利思与乌帕尼克首先采用的离轴技术所得到的全息图上，其条纹频率则超过共线全息图，超过了量正比于物光束与参考光束之间的夹角。条纹间隔的典型值可以考虑由两平面波的干涉得到。 正弦强度分布的周期d可以由下式决定： 2dsinθ=λ， θ为波法线与干涉条纹间的夹角，波长λ，条纹间隔d 式中当θ=15°，λ=5微米（绿光）时，则d=1微米。记录离轴全息图的感光乳剂的厚度通常为15微米，实际上，在这样的乳剂中记录的全息图已不能当作是二维的了。因此重要的是要记录住平面全息图的分析结果只能准确地应用于使用相当薄的介质所形成的全息图。 体积全息图衍射 基本的体积全息图对相干照明的响应可以用偶合波理论来描述。 假设有两个在yz平面传播的并具有单位振幅的平面波，其进入记录介质并进行干涉的情况，按折射定律，有 sin /sin =sin /sin =n n为记录介质的折射率； 及 分别表示两个波在空气中与z轴的夹角； 及 则为两个波在介质中与z轴的夹角。 布拉格定律可以用空气中的波长 ，全息片介质折射率 写成如下形式： 2dsinθ= / 体积全息图的特性由布拉格定律确定，因此对照明显示出选择响应。 二光全息学典型应用 高分辨率成像 当一张全息图用与制作全息图参考光束共轭的光束照明时，在理论上能再现没有像差没有畸变的物波，其投影实象的分辨率仅受全息图边界衍射的限制。由于分辨率将随全息图尺寸的增加而增加。由于全息图可以做的很大，因此可以指望在现场大到5×5厘米时空间频率高到1000线/毫米。显然此种情况下放大率为1，但1：1的高分辨率投影成像，在集成电路的光刻工艺中有重要的潜在应用。将光刻掩模精密成象在半导体薄片上的工作，目前是用接触印象法来完成的。但这方法很快就会使模板损坏。用投影方法将影象转移到薄片上是一理想的可供选择的方法，但要非常优良和非常昂贵的镜头才能使投影的掩模象达到要求的分辨率和视场。 当用相干光源照明制作全息图时，摄影乳剂的收缩，表面变形，非线性及洽谈噪声源的影响就更大了。它们可使图象产生斑纹，衬度降低和边缘模糊，这些缺陷又是用光刻法制作集成电路所不允许的。新的，更稳定的材料可能是这些问题的解答。 特征识别 由空间调制参考波形成的傅立叶变换全息图的许多特性，曾被范德鲁等人用于特征识别。他们采用全息法作成的空间滤波器完成了“匹配滤波”在特征识别中的应用。 匹配滤波与概念，形成与应用可由下图说明 当要把形成的空间滤波器作为特征识别时，在输入平面内z轴上方部分是一个由平面波透明的，在不透明背景上包含M个透明字符的透明片。我们将这一组字符阵列的透过率表示为 这里所有字符均围绕 点对称分布， 是阵列中的一个典型字符，其中心在 点。另外，在输入平面内 处，有一光强度为 δ 的明亮的点光源，并在空间频率面εη面上形成一张傅立叶变换全息图。这一全息图可以看作是t 与δ函数形成的平面波干涉的记录。但是当全息图完成识别功能时，仅由透过t的一小部分，即通过入射平面内的一个或几个字符的光所照明，我们将会看到，在输出平面上我们所关心的再现，是表示识别结果的一个明亮的象点。 信息储存与编码 全息图既可以存储二维信息也可以存储三维信息。信息可以是彩色的或者编码的，图象的或者字母数字的；可以存储在全息图的表面，或存储在整个体积中；可以为空间上分离的，或者重叠的；可以是永久记录或者是可以消象的。记录的内容可以是彼此无关的或者相互成对的；可以是可辨认的影象或似乎是无意义的图形。 现代光全息学的发展前景十分广阔，而其实用技术必然会实现普及，有识之士当携手共同研究以促进社会进步 
按着思路应用所学展开啊！ 光学仪器中常用的光学系统，一般都是由单透镜或胶合透镜等球面系统共轴构成的对于由薄透镜组合成的球面系统，其物和像的位置可由高斯公式 (1) 确定，式中f’为系统的象方焦距，s’为象距，s为物距，物距是从第一主面量到物的距离，象距是从第二主面量到象的距离，系统的象方焦距是从第二主面量到象方的焦点的距离各量的符号从测量起点，沿光线进行方向测量为正，反向为负 又，共轴球面系统的物和象的位置，还可由牛顿公式表示，即 xx’=ff’ ( f=-f’) (2) 式中x为从物方焦点量起的物方焦点到物的距离，x’为从象方焦点量起的象方焦点到象的距离物方焦距f和象方焦距f’分别是从第一、第二主面量到物方焦点和象方焦点的距离符号规定同上 共轴球面系统的基点、基面具有如下的特征: ⒈主点和主面: 若将物体垂直于系统的光轴放置在第一点H处，则必成一个与物体同样大小的正立象于第二主点H’处，即主点是横向放大率 =+1的一对共轭点过垂直于光轴的平面，分别称为第一、第二主面( 图1中的MH，MH’) ⒉节点和节面: 节点是角放大率 =+1的一对共轭点入射光线(或其延长线)通过第一节点N时，出射出光线(或其延长线)必通过第二节点N’，并与N的入射光线平行(图1)过节点垂直于光轴的平面分别称为第一、第二节面 当共轴球面系统处于同一媒质时，两主点分别与两节点重合 ⒊焦点和焦面: 平行于系统主轴的平行光束经系统折射后与主轴的焦点F’称为象方焦点；过F’垂直于主轴的平面称为象方焦面第二主点H’到象方焦点F’的距离，称为系统的象方焦距f’主轴上的一点F，从这点发出的经过折射后，形成平行于主轴的平行光束，称F点为物方焦点，过F点垂直主轴的平面称为物方焦面 显然，薄透镜的两主点与透镜的光心重合，而共轴球面系统两主点的位置，将随各组合透镜或折射面的焦距系统的空间的特性而异以两个薄透镜的组合为例进行讨论。设两薄透镜的象方焦距分别为f1’和f2’，两透镜之间的距离为d，则透镜组的象方焦距f’可由下式求出 两主点位置： 测节器的原理：设有一束平行光入射于由两片薄透镜组成的光具组，光具组与平行光束共轴，光线通过光具组后，会聚于白屏上的Q点（如图2），此Q点即光具组的象方焦点F’此垂直于平行光的某一方向为轴，将光具组转动一小角度，可由如下两种情况： 回转轴恰好通过光具组的第二节点N’ 因为入射第一节点N的光线必从第二节点N’射出，而且出射光平行于入射光，现在N’未动，入射光方向未变所以通过光具组的光束，仍然会聚于平面上的Q点(如图3(a))，但是这时光具组的象方焦点F’已离开Q点严格讲，回转后象的清晰度稍差 回转轴未通过光具组的第二节点N’ 由于第二节点N’未在回转轴上，所以光具组转动后，N’出现移动，但由N’的出射光仍然平行于入射光，所以由N’出射的光线和前一情况比将出现平移，光束的会聚点将从Q点移到Q’(如图3(b)) 测节器是一个可绕铅直轴OO’转动的水平滑槽R，待测基点的光具组Ls(由薄透镜组成的共轴系统)可放置在滑槽上，位置可调，并由槽上的刻度尺指示Ls的位置(如图4)测量时轻轻地转动一点滑槽，观察白屏P’上的象是否移动，参照上诉分析去判断N’是否位于OO’轴上，如果N’未在OO’轴上，就调整Ls在槽中位置，直至N’在OO’轴，则从轴的位置可求出N’对Ls的位置
