CGH计算全息
信息光学课程设计报告
题目：基于迂回相位编码的CGH及其实现专业班级：
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基于迂回相位编码的CGH及其实现
摘要计算全息作为一种灵活的、全新的全息方式已经得到了极为广泛的研究和发展，在诸多的领域中都有广泛的应用。计算全息是将通信编码技术引入到光学全息中，利用计算的方法对物光的复振幅进行编码，实现全息的制作。光学全息采用干涉的方法，将复振幅的相位信息编码为干涉光场光强的分布，实现复函数到实函数的转换。计算全息则采用编码的方式将复函数转换为实函数。编码的方法有两种，一种是利用二维脉冲编码方式分别对振幅和相位进行编码，得到两个实函数；另一种则是仿照光学全息，引入离轴参考光，计算干涉光场的强度分布，再记录该光场达到转换的目的。
我们这里采用的第一种方式。首先对待记录的图像进行傅立叶变换，再利用迂回相位编码法分别对振幅和相位进行编码，得到二元的二维全息图。模拟再现时则仿照光学全息再现，对全息图进行傅立叶逆变换，得到再现图像。
关键词：计算全息光学全息编码
Detour phase encoding and its implementation based CGH
Abstract:new holographic approach has been very extensive research and development in many fields have a wide range of applications. CGH is a communication coding technology into optical holography, using the method of calculation of the complex amplitude of the object beam is encoded achieve holographic production. Optical holographic interferometry method using the phase information coding for the complex amplitude of the interference field intensity distribution of light to achieve a complex function to convert real function. CGH coding method is used to convert the complex function of a real function. Coding methods are two, one is the use of two-dimensional coding scheme pulse amplitude and phase respectively encode get two real functions; another is modeled optical holography, off-axis reference beam is introduced to calculate the interference light field intensity distribution, and then record the light field to achieve conversion purposes.
The first way we used here. Treatment of the image recording of the first Fourier transform, and then use the detour phase coding method, respectively, the amplitude and phase encoding to obtain a binary two-dimensional hologram. The modeled analog reproducing optical holographic reproduction of hologram inverse Fourier transform to obtain a reproduced image.
Key word: solography Computer-Generated Hologram coding
1引言
本设计目的在于帮助掌握光学全息记录及再现原理，掌握CGH的编码方法和实现过程。通过对黑白图像傅立叶变换全息的CGH制作，掌握数字图像的数据结构、处理方法、读写和存储、显示。
2原理描述
2.1光学全息
2.1.1研究背景
全息术[1]最初是英国籍匈牙利科学家丹尼斯。盖博（Dennis Gabor）于1948年提出来的，他的目的是想利用全息术提高电子显微镜的分辨率，在布拉格（Bragg）和策尼克（Zernike）的研究基础上，盖博找到了一种避免相位信息丢失的技巧。但是由于这种技术要求高度相干性及高强度的光源而一度发展缓慢。整个20世纪50年代，一些科学家大大扩展了盖博的理论并加深了对这一新的成像技术的理解。知道1960年第一台激光器的诞生，解决了相干光源的问题，继而在1962年美国科学家利思（Leith）和乌帕特尼克斯（Upathniekes）提出来离轴全息图以后，全息技术的研究日趋广泛深入，逐渐开辟了全息应用的新领域，成为近代光学的一个重要分支。
纵观历史，全息技术的发展了氛围四个阶段：第一阶段是萌芽时期，使用汞灯做光源，摄制同轴全息图，称为第一代全息；第二阶段是用激光记录、激光再现的离轴全息图，称为第二代全息；第三阶段是激光记录，白光再现的全息图，称为第三代全息，主要包括白光反射全息、像全息、彩虹全息、真彩色全息及合成全息等，使光全息术在现实里与充分展现其优越性；第四阶段是白光记录、白光再现的全息图，称为第四代全息，这是一个极具诱惑力的方向，正在吸引着人们去研究、去探索。
2.1.2光学全息的应用
随着光学全息术的发展，全息照相技术的应用领域已经越来越广泛，如今它已经被应用在以下领域中。全息显微术、全息显示、模压全息、全息干涉计量、全息信息存储，以及在医学和军事领域的应用。现在主要介绍一下以下应用：全息显微术是全息与显微相结合的技术[4 ]。与一般显微术相比, 其优点是能存储标本物整体, 无须制备标本物的切片。尤其是对一些活的标本物,它可以用高功率的连续光或脉冲激光拍照全息图,长期保存, 再现像具有立体性, 能显示样品的细节。全息显微术主要有2 种形式: 一种是将全息术和显微镜结合, 称为“全息显微镜”, 解决了一般显微镜中分辨本领与景深的矛盾, 避免了像差影响而达到很小衍射极限, 可以获得更大的视野; 一种是利用全息图本身的特性来进行放大, 称为“全息放大”。如果在拍摄和显示时, 采用不同波长, 衍射角不同, 这等于将全息图作了相应的调整, 可以实现图像放大。全息显微术广泛应用于医学、生物学、科研等方面。全息显示是指利用全息照片来重现十分逼真的物体的三维图像。这个领域是商业价值较高的领域, 尤其是白光再现全息术, 它是走出实验室的最实用的全息术。现在民品开发主要集中在全息显示领域, 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, 而使原物妥善保存, 防止失窃。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植物, 如多彩的花朵与蝴蝶等。用于全息显示的全息图主要有菲涅耳全息图、像全息图、反射全息图、彩虹全息图、合成全息图等。这些图片可用于投影、室内装潢、舞台布景、建筑等; 层面X 射线照相术、3DCA技术、3D 动画片等充分展示了全息术的创造性魅力和艺术美。光全息存储是依据全息学的原理, 将信息以全息照相的方式存储起来, 利用2 个光波之间的耦合和解耦合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。全息信息存储是20 世纪60 年代随着激光全息发展而出现的一种全新的存储方式。其特点是大容量、高密度、高衍射效率、低噪声、高分辨率和高保真度。光全息存储不仅容量大, 而且数据传输速
率高, 寻址时间短, 比其它任何一种同时具有这些优点的信息存储技术更接近实用化阶段。计算全息图的物波不是来自真实物体的光波, 而是人们利用计算机算出的假想物体的物波函数——物波的光场分布。可以先由计算机算出假想物体的物波与参考波相干叠加的光强分布, 再由计算机绘图仪把算出的干涉图形画出来, 将模拟的干涉图样绘制和复制在透明胶片上。这种计算机合成的全息图称为计算全息图。目前, 计算全息的主要应用范围是: 产生特定波面用于全息干涉计量、二维和三维物体像的显示、激光扫描器、数据存贮及在光学信息处理中用计算全息制作各种空间滤波器等。通过计算机制成的全息图, 可将数量巨大的组合图像进行记录, 并能很好地平衡其颜色, 为电子文档和图像处理系统开辟了崭新的前景。全息技术可以弥补一般的空中、水下监视系统的不足。例如, 一般雷达系统只能探测到目标的远近、方位和运动速度等, 而全息监视系统能提供目标的三维图像。这在国防军事上具有重要意义, 因为及时识别目标是飞机还是导弹, 是潜艇还是鱼雷, 对采取对策极为重要。全息术应用于军事将使通讯、导航、定位检测等技术发生实质性的变化。全息术是正在蓬勃发展的光学分支, 其应用正向纵深方向发展, 已渗透到多个领域, 成为近代科学研究、工业生产及经济建设中有效的测试工具。
2.2计算全息
2.2.1物光信息的采集
由于要采用计算机进行处理，因而物光信息的采集是指确定物光信息的函数形式，一般表现为复振幅透过率函数（或反射率函数）。对于实际存在的物体，可利用扫描仪或数字摄像机进行数据采集。而对于那些不存在的物体，可将函数形式直接从键盘输入计算机。一般情况下，物函数多为空间连续分布函数。为适应计算机处理，必须利用抽样定理将其离散化。这里考虑抽样点的选取问题。满足关系式如下
ＭＮ＜＝?Ｘ?Ｙ??ｘ??ｙ．式中，M、N分别为xy、方向上的抽样单元数；
?Ｘ和?Ｙ为物体的空间宽度；??ｘ和??ｙ是其频带宽度。
2.2.2物光信息的处理
算机完成这种变换。对于不同的全
一般采用快速傅里叶变换。由于傅里叶变换全息图
图平面上的函数的抽样数不少于物函数的抽样数。
2.2.3信息的编码
就是借
Ht
图叫干涉型计算全息图。另一种编码方式是迂回相位法。它利用全息图上两个独立的
独特在一个抽样单元内用一个长方形透明孔来反映物函数在这一点的值。
2.2.4计算全息的应用
计算全息[2]
的应用主要有以下几种：三维图像显示，计算全息元件，光学检测。三维显示。制作全息元件主要是具有制作特殊功能的元件。如用于校正普通全息元件像差用的像差校正器用于搜索和捕捉小目标的激光扫描器用于数据储存中进行编码的相移器制作特殊的全息透镜各种要求在透镜焦面上的聚焦线如分划板上的十字叉丝。与以光学方法制作的全息光学元件相比，计算全息光学元件有很多优点。首先很容易被集成为以计算机为基础的光学设计程序。因此，可以使用光线追迹确定成像质量。其次，记
录光束和成像光束的性质几乎不需要有什么假设条件第三即使记录波长和再现波长之录过程比较简单并且可以提供一个有效地、几乎无像差的像。 使用计算全息元件的重要的优点之一是设计时记录光束可以通过解析的方法确定。因为其不存在对记录波长的限制。 评价计算全息元件性能的准则有三个空间带宽积、波前质量及其效率。在光学检测中常常使用干涉计量法。如对非球面透镜或非球面反射镜的质量助标准波面。计算全息术可以很轻松地解决这类问题并且精度很高。
3制作流程
由于傅立叶谱的能量主要集中在0频周围，且其动态范围很大，如果直接对图像做傅立叶变换，并对频谱编码会导致大部分频谱丢失，所以利用傅立叶变换的位移性质，对图像乘上一个随机相位，即可改变频谱能量分布，但该随机相位不会影响图像的强度分布。
4制作过程 4.1.1制作方法
由于计算全息图通常都用光学方法实现拨钱再现，因而存储手段必须与此相适应。信息存储的方法很多，最普通的一种是用计算机绘图仪将计算机处理的结果直接画在纸上，然后用精密照相机拍摄在照相机底版上，适当放大或者缩小到核实尺寸，制成使用的光学全息图[3]。对于迂回编码法行程的政府性全息图，可以用此法。此外，还可用图形发生器，光绘图仪，显微密度仪，激光光束扫描记录装置等来制作。
4.1.2 CGH 的编码
PI=3.14159;
Image=imread('E:\123.jpg');
figure;
imshow(Image);
N=32;
A=zeros(N,N);
B=zeros(N,N);
for I=1:1:32
for J=1:1:32
ImageNum=double(Image(I,J,1));
A(I,J)=ImageNum/31;
B(I,J)=0;
end;
end;
figure;
imshow(A);
for I=1:1:N
for J=1:1:N
R=rand(1,1);
B(I,J)=A(I,J)*sin(R*2*PI);
A(I,J)=A(I,J)*cos(R*2*PI);
F(I,J)=A(I,J)+j*B(I,J);
end;
end;
F=fft2(F);
F=fftshift(F);
figure;
Max=max(max(abs(F)));
F=F/Max;
A=real(F);
B=imag(F);
s=1;
axis([0 32 0 32]);
hold on;
for J=1:32
y0=s/2+(J-1)*s;
for I=1:32
x0=s/2+(I-1)*s;
H=A(J,I)*s;
F1=B(J,I)*s;
W=s/2;
if abs (F1)<=s/4
x2=x0-W/2; x3=x0+W/2; y2=y0-H/2; y3=y0+H/2;
fill([x2,x2,x3,x3],[y2,y3,y3,y2],'k');
else if F1>s/4
x22=x0+F1-W/2;x33=x0+s/2;
y22=y0-H/2;y33=y0+H/2;
fill([x22,x22,x33,x33],[y22,y33,y33,y22],'k');
x222=x0-s/2;x333=x0+F1+W/2-s;
fill([x222,x222,x333,x333],[y22,y33,y33,y22],'k');
else x22=x0-s/2;x33=x0+F1+W/2;
y2=y0-H/2;y3=y0+H/2;
fill([x22,x22,x33,x33],[y2,y3,y3,y2],'k');
x222=x0+F1-W/2+s;x333=x0+s/2;
fill([x222,x222,x333,x333],[y2,y3,y3,y2],'k');
end
end
end
end
axis('equal');
axis off;
alpha=0.5;
for I=1:1:N
for J=1:1:N
Xcos=(J-1)/256;
A(I,J)=cos(2*PI*alpha*Xcos);
B1(I,J)=sin(2*PI*alpha*Xcos);
end;
end;
for I=1:1:N
for J=1:1:N
Holodata(I,J)=0.5+0.5*(A(I,J)*A(I,J)+B(I,J)*B1(I,J));
end;
end;
M=128;
Hologram=zeros(M,M);
S=M/N;
for I=1:1:N
for J=1:1:N
Xa=(J-1)*S+1;
Xb=J*S;
Y a=(I-1)*S+1;
Yb=I*S;
for Ix=Xa:1:Xb
for Iy=Y a:1:Yb
Hologram(Iy,Ix)=Holodata(I,J);
end;
end;
end;
end;
Max=max(max(Hologram));
Hologram=Hologram/Max;
figure;
imshow(Hologram);
Object=fftshift(fft2(Hologram));
Object=abs(Object);
Object=500*Object/max(max(Object));
figure;
imshow(Object);
5成果展示
我们用Matlab软件来展示。
参考文献
1.https://www.wendangku.net/doc/8613125697.html,/view/512597.htm?fr=Aladdin
2.虞祖良,金国籓,计算机制全息图[M],北京:北京大学出版社,1984:31-37
3.苏显渝，李继涛，信息光学[M].北京，科学出版社，1999:159-173
信息光学试卷及复习资料
总分 核分人 卷号：A 信息光学试题 题 号 一二三四五六七八九十题 分 30203812 得 分 注意：学号、姓名和所在年级班级不写、不写全或写在密封线 外者，试卷作废 一单项选择题（10x3=30分） 1.下列可用来描述点光源的函数是（）； （A）矩形函数；（B）三角型函数； （C）函数；（D）圆柱函数；2. 设其中大括号前面的 表示正傅立叶变换算符，关于傅立叶变换的基本定理，下列关系错误的是（）； （A） （B） （C） （D） 3. 波长λ的单位振幅平面波垂直入射到一孔径平面上，在孔 径平面上有一个足够大的模板，其振幅透过率为 ，则透射场的角谱为（）； (A) ； (B) ； (C) ； (D) ； 4. 三角孔的衍射图样的形状为（）； (A) 三角形；(B) 十字形；(C) 星形；(D) 矩形 5. 某光学系统的出瞳是一个边长为D的正方形，其出瞳到像 ☆ ☆
面的距离为，若用波长为的相干光照明，则其相干传递函数为（）； (A)； (B); (C)； (D)； 6. 关于光学全息的下列说法，错误的是（）； (A) 全息照相记录的是干涉条纹； (B) 全息照片上每一点都记录物体的全息信息； (C) 全息照相记录的是物体的像； (D) 全息的波前记录和再现的过程，实质上是光波的于涉和衍射的结果； 7. 要想再现出菲涅耳全息图的原始像，其再现条件为（）； (A) 用原参考光进行再现；(B) 用白光进行再现； (C) 用共轭参考光进行再现；(D) 用原物光进行再现；；8. 设物光波函数分布为，其频谱函数为，平面参 考光是位于物平面上（0，－b）点处的点光源产生的，将其放在透镜的前焦面记录傅里叶变换全息图，则傅里叶变换全息图的复振幅透过率函数为( ）； (A) (B) (C) (D) 9. 对一个带宽为的带限函数在空间 域范围内进行抽样时，满足抽样定理所需的抽样点数至少为（）； (A) ; (B) ; (C) ; (D) ; 10. 为了避免计算全息图的各频谱分量的重叠，博奇全息图要 求载频满足（）； A ; B ; C ; D ；二填空题（共10x2=20分） 11. ，其中F表示傅里叶变换。
用MATLAB软件和液晶光阀实现傅立叶变换计算全息制作及其再现
用MATLAB 软件和液晶光阀实现傅立叶变换计算全息制作及其再现 姚雪灿 指导教师 阎晓娜 （上海大学理学院物理系，上海 200444） 摘要：利用MATLAB 语言制作了一个迂回相位编码的傅立叶变换全息图，使用电寻址的液晶光阀作为全息图的实时记录介质对得到的傅立叶计算全息图进行光学再现，并对编码过程中加随机相位和不加随机相位后的再现图进行了比较讨论。 关键词：计算全息 傅立叶变换全息 MATLAB 液晶光阀 迂回相位编码 全息制作包括二种方式，光学全息和计算全息。光学全息用光学干涉原理制作，计算全息是用计算机对物波场的数学描述进行抽样、计算、编码而制作。计算全息可以制作已存在物体的全息图，也可以制作不存在物体的全息图，只要物光波场可以用数学描述出来。制作的计算全息图要以适合光学再现的尺寸和方式来输出。由于计算全息图上每个抽样单元的尺寸在微米量级，需要专门的光学缩微照相系统或微光刻系统。在要求较低情况下也可用照相机将显示在计算机屏幕或打印输出的计算全息原图缩拍到高分辨感光胶片上，通过显影、定影等处理得到可用于光学再现的全息图。由于记录介质是照相胶片，这就限制了它在实时处理中的应用。 近年来，随着高分辨电寻址空间光调制器的发展，像元尺寸在微米量级，像素数超过100万的振幅型或相位型空间光调制器已经完全实用化。其中最具代表性的是液晶光阀，电寻址的液晶光阀是由驱动电路驱动的LCD ，根据寻址电信号改变每一液晶像素的透过率，从而把电信号转换成空间的光强分布。液晶光阀可以作为实时的信号处理和显示器件，代替全息干板可进行实现计算全息图的实时输出和再现。 本文提出一种利用电寻址液晶光阀作为实时记录介质的计算机制全息图的产生方法，实验结果证明了这种方法的可行性。 1 用Matlab 软件实现傅立叶变换计算全息图 傅立叶变换全息记录的复数波面是物光波的傅立叶变换。计算傅立叶变换全息图的制作包括：对物光波抽样、离散傅立叶变换、编码、画图、图像的输出。在制作全息图的过程中,编码是最关键的一步，通过编码把二维光场的复振幅分布变换为全息图的二维透过率分布。本文以迂回相位编码来介绍编码过程。 设抽样后物光波的复振幅经过离散傅里叶变换后的频谱分布为复数F(m,n), 记为 F(m,n) = R(m,n)+iI(m,n), F(m,n) = A(m,n)·exp[i φ(m,n)] (1) 其中, A(m,n)和φ(m,n)分别代表全息图上各点的幅值和相位, A(m,n) =),(),(22n m I n m R +, φ(m,n) =arctg[I(m,n)/R(m,n)] (2) 由于光学模板的最大透过率为1,所以在编码前还应对A(m,n)的值进行归一化,使其最大值为 1。假定将物面分为N×N 个抽样单元, 抽样间距为δx 和δy, 其间距要遵循Nyquist 判据。采用罗曼Ⅲ型编码方法,通过改变每个抽样单元内通光孔径的面积来编码振幅,通过改变通光孔径中心与抽样单元中心的位置来编码相位。最后每个像素用一个矩形孔表示，矩形孔的宽度为Wδx, 其中W 为一常数。矩形孔径的高度为Lmnδy,与归一化振幅成正比, Pmnδx 是孔径中心与单元中心的距离,并与抽样点的位相成正比。孔径参数与复值函数的关系如下， mn L =mn A , mn P =mn φ/2πK （3） 经过计算,取W =1/2, K =1。 根据以上二元傅里叶变换全息图的实现原理，采用以下的算法思想在MATLAB 中进行二元傅里叶变换计算全息图的制作，采用罗曼Ⅲ型编码方式且以字母K 为例。其编码如下： b=zeros(128,128); %采样点阵为128X128。 b(8:120,24:40)=1;
信息光学论文(精品)
信息光学研究发展现状 【摘要】从全息思想的提出至今已经有半个多世纪的历史。期间，全息技术的发展取得了很大的成就。梳理一下全息技术的发展以及当今的研究和应用现状，有助于我们深入了解全息技术对生产、生活的重要影响以及其今后的发展方向。 【关键词】全息防伪存储全息透镜 【引言】全息技术一门正在蓬勃发展的光学分支，主要运用了光学原理，是一种不用透镜，而用相干光干涉得到物体全部信息的二部成像技术。如果说全息技术在照相方面的应用与普通照相技术的最大区别，那就是全息技术能够利用激光的相干性原理，将物体对光的振幅和相位反射（或透射）同时记录在感光板上，也就是把物体反射光的所有信息全部记录下来，并能够再现出立体的三维图像。也就是全息技术所记录不是图像，二是光波。全息技术近年来已渗透到社会生活的各个领域并被广泛地应用于近代科学研究和工业生产中，特别是在现代测试、生物工程、医学、艺术、商业、保安及现代存储技术等方面已显示出特殊的优势。随着全息技术的快速发展，全息技术的产品正越来越多地走向市场、应用于现代生活中。 一、全息技术的发展简介 全息照相技术是1948年英国科学家丹尼斯·伽伯(Dennis Gabor)为改善电子显微镜成像质量提出的重现波前的理论，并因此获得了诺贝尔奖。但当时由于缺乏纯净的能够相互干涉的光，全息图的质量很差。直到十二年以后的1960年，激光器问世，美国密执安大学的埃梅蒂·利斯与朱里斯·尤佩尼克拍成了第一张全息相片，全息技术才有了蓬勃快速的发展。 1948年，伽伯为提高电子显微镜的分辨率，在布拉格的“x射线显微镜”、泽尼克的相衬原理的启示下，提出了一种用光波记录物光波的振幅和相位的方法，并用实验证实了这一想法。为了进一步证实其原理，他先后采用电子波与可见光进行了验证，并在可见光中得到了证实，同时制成了第1张全息图。从那时起至20世纪5O年代末期，全息图都是用汞灯作为光源，而且是参考光与物光共
计算全息实验二
实验注意事项（必读） 1．提前预习，没有弄清楚实验内容者，禁止接触实验仪器。 2．注意激光安全。绝对不可用眼直视激光束，或借助有聚光性的光学组件观察激光束，以免损 伤眼睛。 3．注意用电安全。He-Ne激光器电源有高压输出，严禁接触电源输出和激光头的输入端，避免触 电。 4．注意保持卫生。严禁用手或其他物品接触所有光学元件（透镜、反射镜、分光镜等）的光学 表面；特别是在调整光路中，要避免手指碰到 光学表面。 5．光学支架上的调整螺丝，只可微量调整。过度的调整，不仅损坏器材，且使防震功能大减。6．实验完成后，将实验所用仪器摆放整齐，清理一下卫生。
计算全息（二） 修正离轴干涉型与相息图编码 计算全息是利用计算机设计制作全息图或衍射光学元件的技术。从原理上，计算全息和光学全息没有什么本质差别，所不同的是产生全息图的方法。光学全息是直接利用光的干涉特性，通过物波和一束相干参考波的干涉将物波的振幅和位相信息转化成一幅干涉条纹的强度分布图，即全息图。光学全息记录的物体必须是实际存在的。而计算全息则是利用计算机程序对被记录物波的数学描述或离散数据进行处理，形成一种可以光学再现的编码图案，即计算全息图。他不需要被记录物体的实际存在。由于计算全息图编码的多样性和波面变换的灵活性，以及近年来计算机技术的飞速发展，计算全息技术已经在三维显示、图像识别、干涉计量、激光扫描、激光束整形等研究领域得到应用。最近计算全息领域的新进展是利用高分辨位相空间光调制器实现了计算全息图的实时再现，这种实时动态计算全息技术已经在原子光学、光学微操纵、微加工、软物质自组织过程的控制等领域得到成功的应用，显示了计算全息技术的巨大应用发展前景。 计算全息除了其在工业和科学研究方面的应用价值，也是一个非常好的教学工具。要做好一个计算全息图，既要熟悉衍射光学、光全息学等物理知识，还要了解抽样理论、快速傅里叶变换、调制技术和计算机编程方面的知识。这些知识对于物理类和光电信息技术类专业的学生和研究人员都是不可缺少的。 1、实验目的: 1.通过设计制作一计算全息图、利用高分辨液晶空间光调制器(LCD)实时再现 该计算全息图、观察再现结果、并利用CCD 记录再现像等实验内容； 2.掌握计算全息图的编码原理，加深对光全息原理，光的干涉和衍射特性的 认识；训练使用空间滤波器、空间光调制器（LCD）、CCD图像采集等重要的现代光学实验装置进行数字光学实验的能力。 3.同时初步了解Matlab 语言在光学中的应用。 2、实验原理 本实验以经典的迂回相位型计算全息图设计制作过程为例，介绍计算全息的基本原理。一般说来，计算全息图的制作大致可分成下述五个步骤： 1.选择物体或波面，给初其数学描述或离散数据。 2.计算物波在全息图面上的光场分布。 3.把上述光场分布编码成全息图的透过率变化。 4.输出：光学缩版或微加工。 5.光学再现。
信息光学
1、 若对函数)(sin )(ax c a a h =进行抽样，其允许的最大抽样间隔为 ||1a 因为)()}({sin f rect x c F = 所以)(1)}({sin a f rect a ax c F = )()}({a f rect a h F =（根据尺度变换得出） 2、 一列波长为λ，振幅为A 的平面波，波矢量K 与x 轴夹角为α，与y 轴夹角 为β，与z 轴夹角为γ，则该列波在d z =平面上的复振幅表达式为)]cos cos cos (exp[),,(γβαd y x jk A d y x U ++=。 3、 透镜对光波的相位变化作用是透镜本身的性质决定的，在不考虑透镜的有限孔径效应时，焦距为f 的薄凸透镜的相位变化因子为)](2exp[22y x f jk +-。 4、 两束夹角为o 30的夹角波在记录平面上产生干涉，已知光波波长为532nm ，在对称情况下，该平面上记录的全息光栅的空间频率为mm cy /973 由于λθ=sin 2d ，（切记此θ值为光线夹角的一半） 得出λθ sin 2=d ； d 是空间的周期，则频率mm cy d f /9731053215sin 216 =?==- 5、 在直角坐标系xyz 中平面的波动方程为 )])cos cos cos (exp[),,(),,(γβαz y x jk z y x U z y x U ++=傍轴球面光波的波动方程为)2exp(|)|exp(||),,(2 20z y x jk z jk z U z y x U += 。 6、 就全息图的本质而言，散射物体的平面全息图，记录过程是物光与参考光的干涉过程，记录在全息记录介质上的是干涉条纹 。再现过程是在再现光照明情况下光的 衍射 过程，若再现光刚好是记录的参考光，其再现像有3个【+1级像 中央0级 -1级共轭像】 7、 写出菲涅尔近似条件下，像光场（衍射光场）),(y x U 与物光场),(000y x U （初始光场） 间的关系，并简述如何在频域中求解菲涅尔衍射积分？
圆形计算全息图的设计及其参数计算
第26卷 第9期 2006年9月北京理工大学学报 Transactions of Beijing Institute of Technology Vol.26 No.9Sep.2006 文章编号:100120645(2006)0920821203圆形计算全息图的设计及其参数计算 齐月静1, 王平1, 康果果1, 谢敬辉1, 刘 2, 杨辉2, 赵罘1 (11北京理工大学信息科学技术学院光电工程系,北京 100081;21中国航空精密机械研究所,北京 100076) 摘 要:为实现非球面的高精度检测,在设计全息图时采用虚拟玻璃的概念,即用光学设计软件ZEMAX 建立折射率为0的玻璃模型,实现全息片的出射波前沿非球面的法线方向入射,简化了补偿器的设计优化过程,提高了设计精度,最大光程差小于010007λ(λ=63218nm ).编制了衍射面工艺参数的计算程序,利用该程序可快速地计算出衍射面各环带的径向坐标、最小特征尺寸、最大环带数,还可以输出位相图、连续面形图、台阶图等,为光学设计和实际加工提供了有效的解决途径. 关键词:非球面;计算全息图;虚拟玻璃;ZEMAX ;补偿器中图分类号:O 43811 文献标识码:A Design and Parameter C alculation of Circular Computer G enerated H olograms Q I Yue 2jing 1, WAN G Ping 1, KAN G Guo 2guo 1, XIE Jing 2hui 1, L IU Y i 2, YAN G Hui 2, ZHAO Fu 1 (11Department of Optical Engineering ,School of Information Science and Technology ,Beijing Institute of Technology , Beijing 100081,China ;21China Precision Engineering Institute for Aircraft Industry ,Beijing 100076,China ) Abstract :In order to test aspheric surfaces with high accuracy ,the concept of virtual glass is adopted and computer generated hologram is designed.G lass model whose index equaled to zero was established using ZEMAX.It can make the construction wave 2front of CGH impinge along the normal direction of aspheric surface ,simplify the design and optimization process of compensator and improve the accuracy of design.The maximum optical path difference is less than 010007λ(λ=63218nm ).Meanwhile ,the program computing technological parameters of CGH is made.The radial coordinate of every ring ,the minimum feature size ,the maximum number of rings are given ,figure of phase ,continuous surface and stair surface were listed using this program.It provided effective solution path for optical design and actual fabrication. K ey w ords :aspheric surface ;computer generated hologram ;virtual glass ;ZEMAX ;compensator 收稿日期:20060312 基金项目:国家部委预研基金项目(5146403340101) 作者简介:齐月静(1977— ),女,博士生,E 2mail :qyjqzf @https://www.wendangku.net/doc/8613125697.html, ;王平(1953—),男,教授,E 2mail :wping @https://www.wendangku.net/doc/8613125697.html,. 非球面光学系统因其能够校正像差,提高光学特性,减小光学系统的体质量,简化光学系统的结构,得到了人们的重视.目前,补偿法是非球面检测普遍采用的方法,其中,将计算全息图作为补偿器的补偿法引起了广泛关注[1].作者采用圆形计算全息图实现非球面的高精度检测.圆形计算全息图的特 点:①照明波前、再现波前与被检面完全同轴,校准方便;②全息片采用台阶型可将大部分能量集中在感兴趣的衍射级上,衍射效率高[2].由于经过光学设计以后,得到的仅仅是计算全息面的位相分布,不是工艺参数,并不能直接用于光学加工.作者编制了计算衍射面工艺参数的计算程序,利用该程序可
信息光学考试经典试题
信息光学试题经典浓缩版~~ 一、选择题（每题2分） 1、《信息光学》即《付里叶光学》课程采用的主要数学分析手段是________________。 A 、光线的光路计算 B 、光的电磁场理论 C 、空间函数的付里叶 变换 2、高斯函数)](exp[22y x +-π的付里叶变换为________________。 A 、1 B 、),(y x f f δ C 、)](exp[22y x f f +-π 3、1的付里叶变换为_________________。 A 、),(y x f f δ B 、)sgn()sgn(y x C 、)()(y x f Comb f Comb 4、余弦函数x f 02cos π的付里叶变换为_________________。 A 、)]()([2 1 00f f f f x x ++-δδ B 、)sin()sin(y x f f C 、1 5、圆函数Circ(r)的付里叶变换为_________________ A 、 ρ πρ) 2(1J B 、1 C 、),(y x f f δ 6、在付里叶光学中，通常是以_________________理论为基础去分析各种光学问题的。 A 、非线性系统 B 、线性系统 7、_________________是从空间域内描述相干光学系统传递特性的重要光学参量。 A 、脉冲响应 B 、相干传递函数 8、_________________是从空间频域内描述相干光学系统传递特性的重要光学参量。 A 、脉冲响应 B 、相干传递函数 9、_________________是从空间域内描述非相干光学系统传递特性的重要光学参量。 A 、点扩散函数 B 、非相干传递函数（光学传递函数） 10、_______________是从空间频域内描述非相干光学系统传递特性的重要光学参量。
信息光学选择判断题
判断题（画√或×，每题1分） 1、全息技术分为两个过程，第一个过程是利用干涉原理将物光波前以干涉条纹的形式记录下来，再用光波照射全息图，可以再现原始物光波。（） 2、同轴全息是在记录物体的全息图时，参考光和物光波来自同轴方向，光照射全息图的透射光波中包含四项，都在同一方向无法分离。（） 3、离轴全息消除了同轴全息图孪生像的相互干扰，离轴全息图在记录过程中，参考光和信号光不在同一方向。（） 4、当记录介质相对于物体位于远场，引入参考光记录物体的夫琅和费衍射图样，得到物体的夫琅和费全息图。（） 5、光学信息处理是指采用光学方法实现对输入信息的各种交换或处理，来抑制噪声、检出信号或复原失真的图像。（） 6、当物放在透镜前焦面时，可用参考光和物光波干涉，记录物光波的付里叶全息图。( ) 7、衍射分为远场衍射和近场衍射。（） 8、用光学信息处理系统可以实现图像的振幅和位相滤波，图像相关，图像卷积，图像相加和相减运算及微分，边缘检测，消模糊等光学运算及光学图像处理。（） 9、图像识别是指检测和判断图像中是否包含有某一特定的信息，例如大量指纹档案中检查出罪犯的指纹；在病理照片中识别出癌变细胞；在军事侦查照片中检出特定目标，及文字识别等。（）10、匹配滤波器是在频域内对带检信号进行位相补偿，可以用来测量物体或图像尺寸，形状的变化，例如螺钉小零件的尺寸误差分类，测试金属疲劳试验中测试试件的微小变形。 （）1、空间相干照明条件下物体上每一点光的振幅和位相尽管都随时间做无规变化，但所有点随时间变化的方式都是相同的，各物点在象面上的脉冲响应也以同一方式随时间作无规变化，总的光场按光强叠加（√） 2、同轴全息是在记录物体的全息图时，参考光和物光波来自同轴方向，光照射全息图的透射光波中包含四项，因为都在同一方向而无法分离。（√） 3、全息技术分为两个过程，第一个过程是利用干涉原理将物光波前以干涉条纹的形式记录下来，再用光波照射全息图，可以再现原始物光波。离轴全息消除了同轴全息图孪生像的相互干扰，离轴全息图在记录过程中，参考光和信号光不在同一方向。（√） 4、如果光学系统有像差，则入射的球面波经过系统后，由出瞳射出时已不再是球面波，是一个发生了畸变的波面，与理想球面波的位相分布不相同。但像差的存在并不影响相干传递函数的通频带宽度，仅在通频带内引入了位相畸变。（） 5、光学信息处理是指采用光学方法实现对输入信息的各种交换或处理，来抑制噪声、检出信号或复原失真的图像。（） 6、相干系统的截止频率为非相干系统的截止频率的两倍，我们可以得出结论：对同一个光学成像系统，使用相干照明一定要比使用非相干照明能得到更好的象。（） 7、阿贝（ABBE）基于对显微镜成像的研究，他认为成像过程包含了两次衍射过程。物体是一个复杂的衍射光栅，衍射光波在透镜后焦面形成物体的夫郎和费衍射图样，把后焦面上的点看作相干的次级波源，在象面上相干叠加产生物体的象。（） 8、用光学信息处理系统可以实现图像的振幅和位相滤波，图像相关，图像卷积，图像相加和相减运算及微分，边缘检测，消模糊等光学运算及光学图像处理。（） 9、图像识别是指检测和判断图像中是否包含有某一特定的信息，例如大量指纹档案中检查
计算傅里叶变换全息
计算傅里叶变化全息原图（秦时明月-卫庄） 离散图（512*512） 计算全息图
再现图 实现程序 %用imread () 函数读入物波函数抽样数据并保存到矩阵A中,这样原始物体就以离散数据形式保存在一个二值矩阵中(矩阵中每个元素非0即1) Image=imread('zcy6202.jpg'); N=512; A=zeros(N,N); B=zeros(N,N); for I=1:1:256 for J=1:1:256 ImageNum=double(Image(I,J,1)); A(I,J)=ImageNum/255; B(I,J)=0; end end
figure; imshow(A); %为降低全息图的动态范围，通过乘随机相位因子的办法来平滑物函数的傅里叶变换谱(起到光学全息中毛玻璃漫射光的作用) PI=3.14159; for I=1:1:N for J=1:1:N R=rand(1,1); B(I,J)=A(I,J)*sin(R*2*PI); A(I,J)=A(I,J)*cos(R*2*PI); F(I,J)=A(I,J)+j*B(I,J); end end %对物函数做二维快速傅里叶变换（FFT）变换% F=fft2(F); Max=max(max(abs(F))); F=F/Max; A=real(F); B=imag(F); %定义载波参数 alpha=0.5; for I=1:1:N
for J=1:1:N Xcos=(J-1)/127; A1(I,J)=cos(2*PI*alpha*Xcos); B1(I,J)=sin(2*PI*alpha*Xcos); end end %全息图数据区 for I=1:1:N for J=1:1:N Holodata(I,J)=0.5+0.5*(A(I,J)*A1(I,J)+B(I,J)*B1(I,J)); end end %绘制全息图，制作灰阶全息图像，灰度等级256 M=512;%定义全息图的大小， Hologram=zeros(M,M); S=M/N;%定义每个抽样单元大小为S,S for I=1:1:N for J=1:1:N Xa=(J-1)*S+1; Xb=J*S; Ya=(I-1)*S+1; Yb=I*S;
CGH计算全息
信息光学课程设计报告 题目：基于迂回相位编码的CGH及其实现专业班级： 时间： 组员： 指导教师： 完成日期：
基于迂回相位编码的CGH及其实现 摘要计算全息作为一种灵活的、全新的全息方式已经得到了极为广泛的研究和发展，在诸多的领域中都有广泛的应用。计算全息是将通信编码技术引入到光学全息中，利用计算的方法对物光的复振幅进行编码，实现全息的制作。光学全息采用干涉的方法，将复振幅的相位信息编码为干涉光场光强的分布，实现复函数到实函数的转换。计算全息则采用编码的方式将复函数转换为实函数。编码的方法有两种，一种是利用二维脉冲编码方式分别对振幅和相位进行编码，得到两个实函数；另一种则是仿照光学全息，引入离轴参考光，计算干涉光场的强度分布，再记录该光场达到转换的目的。 我们这里采用的第一种方式。首先对待记录的图像进行傅立叶变换，再利用迂回相位编码法分别对振幅和相位进行编码，得到二元的二维全息图。模拟再现时则仿照光学全息再现，对全息图进行傅立叶逆变换，得到再现图像。 关键词：计算全息光学全息编码 Detour phase encoding and its implementation based CGH Abstract:new holographic approach has been very extensive research and development in many fields have a wide range of applications. CGH is a communication coding technology into optical holography, using the method of calculation of the complex amplitude of the object beam is encoded achieve holographic production. Optical holographic interferometry method using the phase information coding for the complex amplitude of the interference field intensity distribution of light to achieve a complex function to convert real function. CGH coding method is used to convert the complex function of a real function. Coding methods are two, one is the use of two-dimensional coding scheme pulse amplitude and phase respectively encode get two real functions; another is modeled optical holography, off-axis reference beam is introduced to calculate the interference light field intensity distribution, and then record the light field to achieve conversion purposes. The first way we used here. Treatment of the image recording of the first Fourier transform, and then use the detour phase coding method, respectively, the amplitude and phase encoding to obtain a binary two-dimensional hologram. The modeled analog reproducing optical holographic reproduction of hologram inverse Fourier transform to obtain a reproduced image. Key word: solography Computer-Generated Hologram coding 1引言 本设计目的在于帮助掌握光学全息记录及再现原理，掌握CGH的编码方法和实现过程。通过对黑白图像傅立叶变换全息的CGH制作，掌握数字图像的数据结构、处理方法、读写和存储、显示。 2原理描述
3信息光学试卷
信息光学 一、 填空题（共30分，每空2分） 1. 与微波一样，光波是一种＿＿＿＿＿波，其在真空中的速度＿＿＿＿＿米/秒。 2. 从傅立叶光学的角度看，透镜的作用是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 3. 全息术包括物光波前的纪录和再现两个过程，全息照片同时记录了波前的＿＿＿信息和 ＿＿＿信息。 4. 光学成像系统分相干光学成像系统和非相干光学成像系统，相干光学成像系统的传递函 数称＿＿＿，非相干光学成像系统的传递函数称＿＿＿。 5. 全息记录的原理不仅可用于光波波段，也可用于电子波， 、 和声波等，只 要波动过程在形成干涉花样时具有足够的相干性即可。 6. 若ν?和ν分别表示光波的波长范围和平均波长，则准单色光需要满足的条件 是 。 7. 正弦型振幅全息图透射率为01cos 2t t t x πξ=+，其中t 0是平均透射率，t 1是调制幅度。在最佳的理想情况下t 0＝1/2，t 1＝1/2。该情况下可得最佳衍射效率为 。 8. 菲涅耳近似其实质是用 来代替球面的子波；夫琅和费近似实质是用 来代替球面子波。 9. 关于成像质量的评价，主要有两种方法： 和 。 二、简答题（共20分） 1、 简述标量衍射理论适用的条件。（6分） 2、 简述阿贝成像的原理（6分） 3、 根据二元滤波所作用的频率区间可将二元振幅滤波器分为哪几类？并简要说明其特点。 （8分） 三、证明题（16分，每题8分） 1、 证明傅立叶变换变换关系式：F{rect()rect()}=sinc()sinc()x y x y f f 2、 一个函数的“等效面积”X Y ?可定义为 (,)(0,0) XY g x y dxdy g ∞ ∞ -∞-∞ ?= ?? ， 而g 的“等效带宽”则通过它的变换式G 由下式定义： (,)(0,0) X Y X Y X Y f f G f f df df G ∞ ∞ -∞-∞ ? = ??。 证明：1X Y XY f f ???=。 四、计算题（共34分） 1、 已知一平面波的复振幅表达式为(,,)exp[(234)]U x y z A j x y z =-+，试计算其波长λ 以及沿x ，y ，z 方向的空间频率。（8分）
最新信息光学试卷及答案
卷号：A 一 单项选择题（10x3=30分） 1.下列可用来描述点光源的函数是（ ）； （A ） 矩形函数； （B ） 三角型函数； （C ） δ函数； （D ） 圆柱函数； 2. 设)},,({),()},,({),(y x g F G y x f F F ==ηξηξ其中大括号前面的F 表示正傅立叶变换算符，关于傅立叶变换的基本定理，下列关系错误的是（ ）； （A ）),(),()},(),({ηξηξG F y x g y x f F =* （B ）),(),()},(),({ηξηξF F y x f y x f F *=? * （C ）),(),()},(),({ηξηξG F y x g y x f F * = （D ）2 ),()},(),({ηξF y x f y x f F = 3. 波长λ的单位振幅平面波垂直入射到一孔径平面上，在孔径平面上有一个足够大的模板，其振幅透过率为λ π3cos 21 )(00x x t =，则透射场的角谱为（ ）； (A) )cos ,31cos (41)cos ,31cos (41λ β λλαδλβλλαδ++-； (B) )cos ,61cos (41)cos ,61cos (41λβλλαδλβλλαδ++-； (C) )cos ,61cos (21)cos ,61cos (21λβλλαδλβλλαδ++-； (D) )cos ,31cos (21)cos ,31cos (21λ βλλαδλβλλαδ++-； 4. 三角孔的衍射图样的形状为（ ）； (A) 三角形； (B) 十字形； (C) 星形； (D) 矩形 5. 某光学系统的出瞳是一个边长为D 的正方形，其出瞳到像面的距离为i d ，若用波长为λ的相干光照明，则其相干传递函数为（ ）； (A))2/( ),(22i d D cir H ληξηξ+=； (B))2/()2/(),(i i d D rect d D rect H λη λξηξ=; (C))/( ),(22i d D cir H ληξηξ+=； (D))/()/(),(i i d D rect d D rect H λη λξηξ=； 6. 关于光学全息的下列说法，错误的是（ ）； (A) 全息照相记录的是干涉条纹； (B) 全息照片上每一点都记录物体的全息信息； (C) 全息照相记录的是物体的像； (D) 全息的波前记录和再现的过程，实质上是光波的于涉和衍射的结果； 7. 要想再现出菲涅耳全息图的原始像，其再现条件为（ ）； (A) 用原参考光进行再现； (B) 用白光进行再现； (C) 用共轭参考光进行再现； (D) 用原物光进行再现；； 8. 设物光波函数分布为),(y x g ，其频谱函数为),(ηξG ，平面参考光是位于物平面上（0，－b ）点处的点光源产生的，将其放在透镜的前焦面记录傅里叶变换全息图，则傅里叶变换全息图的复振幅透过率函数为( ）； (A) ]2exp[]2exp[)(*002 ηπβηπββb j G r b j G r G t x t b '+-'+'+= (B) ]2exp[]2exp[)(*002ηπβηπββb j g r b j g r g t x t b '+-'+'+= (C) ]2exp[]2exp[)(*002 ηπβηπββb j G r b j G r G t x t b -'+'+'+= (D) ]2exp[]2exp[)(*002 ηπβηπββb j g r b j g r g t x t b -'+'+'+= ☆ ☆
XXGX第6章 计算全息
概
述
第六章 计算全息图 Computer Generated Hologram——CGH
计算全息的理论基础 计算全息的编码方法
计算傅里叶变换全息 计算像面全息 计算全息干涉图 像息图
全息的本质（或目的）是要记录和再现物光波的全部信息， 包括振幅和相位。 物光波场可表示为： O( x, y ) = O ( x, y ) exp[ jφo ( x, y )] 光学全息是利用光学干涉的方法记录，用光学衍射方法再现。 能否不利用实际光波干涉的方法来实现物光波波场的记录呢？ 这就是计算全息。 这就是计算全息 计算全息是德国光学专家A.W.Lohmann于1965年发明的。当 时Lohmann在美国IBM公司进行研究工作，有一天他的激光器 坏了，一时修不好，又急于做全息。他就想到，光全息其实 就是一个通过干涉对光波振幅和相位编码的过程，用计算机 也可以完成。于是就发明了CGH。偶然？
计算全息的应用 计算全息的物理解释 二元光学
并非偶然，当时的背景是：光学全息的研究处于极盛时期，计算机技术 及通信理论与方法也在迅猛发展，Lohmann是光学专家，在一个计算机 技术领先的公司工作，有了想法后很快得以实现。 首次制作出CGH后，CGH的研究发展很快，各种编码方法相继被提出，也 相继提出了多种类型的CGH。CGH及其设计方法在许多领域得到了许多重 要应用。
目前，随着计算机技术与各种成图技术的发展，随着各种 图像显示器件性能的提高，CGH的应用越来越广泛，越来 越实用。如在微光学、二元光、衍射光学，图像显示等领 域。 计算全息包含的技术：
CGH的特点
可记录物理上不存在的物体，只要知道或虚拟出一个物光波的数学表示 式即可。可应用：1)制作复杂滤波器。2)显示虚拟的二维、三维物体。 3)可产生所需要的光波波面，用于干涉测量。尤其是在全息图像显示和 各滤波器的制作，光学干涉测量与检测等方面得到了广泛应用。 定量数字计算、精度高。特别是二元全息图抗干扰能力强、噪声小、易 复制。
计算机技术：容量大，速度快 成图技术：电子束直写，离子束直写，激光束直写，光刻 等。 显示器件：分辨率，实时性能等。
1965年Lohmann首次制作出了计算全息； 1967年Paris把快速FT(FFT)算法应用到FT变换 计算全息图中 1969赖塞姆等人提出了相全息
计算全息的应用范围
二维和三维物体像的显示 制作光学信息处理中的空间滤波器 产生特定波面用于全息干涉计量 激光扫描器
1974李威汉提出计算全息干涉图的制作技术。
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信息光学试卷及答案
卷号:A 一 单项选择题(10x3=30分) 1、下列可用来描述点光源的函数就是( ); (A) 矩形函数; (B) 三角型函数; (C) δ函数; (D) 圆柱函数; 2、 设)},,({),()},,({),(y x g F G y x f F F ==ηξηξ其中大括号前面的F 表示正傅立叶变换算符,关于傅立叶变换的基本定理,下列关系错误的就是( ); (A)),(),()},(),({ηξηξG F y x g y x f F =* (B)),(),()},(),({ηξηξF F y x f y x f F *=? * (C)),(),()},(),({ηξηξG F y x g y x f F * = (D)2 ),()},() ,({ηξF y x f y x f F = 3、 波长λ的单位振幅平面波垂直入射到一孔径平面上,在孔径平面上有一个足够大的模板,其振幅透过率为λ π3cos 21 )(00x x t =,则透射场的角谱为( ); (A) )cos ,31cos (41)cos ,31cos (41λ β λλαδλβλλαδ++-; (B) )cos ,61cos (41)cos ,61cos (41λβλλαδλβλλαδ++-; (C) )cos ,61cos (21)cos ,61cos (21λβλλαδλβλλαδ++-; (D) )cos ,31cos (21)cos ,31cos (21λ βλλαδλβλλαδ++-; 4、 三角孔的衍射图样的形状为( ); (A) 三角形; (B) 十字形; (C) 星形; (D) 矩形 5、 某光学系统的出瞳就是一个边长为D 的正方形,其出瞳到像面的距离为i d ,若用波长为λ的相干光照明,则其相干传递函数为( ); (A))2/(),(22i d D cir H ληξηξ+=; (B))2/()2/( ),(i i d D rect d D rect H λη λξηξ=; (C))/(),(22i d D cir H ληξηξ+=; (D))/()/( ),(i i d D rect d D rect H λη λξηξ=; 6、 关于光学全息的下列说法,错误的就是( ); (A) 全息照相记录的就是干涉条纹; (B) 全息照片上每一点都记录物体的全息信息; (C) 全息照相记录的就是物体的像; (D) 全息的波前记录与再现的过程,实质上就是光波的于涉与衍射的结果; 7、 要想再现出菲涅耳全息图的原始像,其再现条件为( ); (A) 用原参考光进行再现; (B) 用白光进行再现; (C) 用共轭参考光进行再现; (D) 用原物光进行再现;; 8、 设物光波函数分布为),(y x g ,其频谱函数为),(ηξG ,平面参考光就是位于物平面上(0,－b)点处的点光源产生的,将其放在透镜的前焦面记录傅里叶变换全息图,则傅里叶变换全息图的复振幅透过率函数为( ); (A) ]2exp[]2exp[)(*002 ηπβηπββb j G r b j G r G t x t b '+-'+'+= (B) ]2exp[]2exp[)(*002ηπβηπββb j g r b j g r g t x t b '+-'+'+= (C) ]2exp[]2exp[)(*002 ηπβηπββb j G r b j G r G t x t b -'+'+'+= (D) ]2exp[]2exp[)(*002 ηπβηπββb j g r b j g r g t x t b -'+'+'+= ☆ ☆
计算全息图的制作及数字再现
计算全息图的制作及其数字再现 物理科学与工程技术学院作者姓名：杨煦、杨康明 指导老师：蔡志岗教授 摘要：计算机制全息图是制作全息图的一种新技术，它是利用数字计算机来综合的全息图，它不需要物体的实际存在，而是把物波的数学描述输入计算机处理后，控制绘图仪输出或显示器显示二制成的全息图。计算全息图的数字再现是利用计算机模拟光学全息的光路，仿真菲涅尔衍射、透镜傅里叶变换等光学过程从而在虚拟的观察屏上得到全息再现像。 关键词：计算全息数字再现 一、引言： 早在1965年，Kozman和Kelly就提出了计算机生成全息图（Computer Generated Holography，简称CGH）的概念，那时受计算机速度、容量和显示器分辨率等因素的约束，直到80年代中期以前计算机全息图的研究一直未取得大的进展。 国内对全息技术的研究主要集中在物理光学领域。 而目前由于计算机技术的发展以及计算机硬件的进步，已经可以制作空间带宽积很大的计算全息图，但是由于输出设备的精度问题，难以制作质量很高的全息图。因此我们将以此为研究重点，希望从编码方法上有所突破，解决这个问题。 二、实验原理 计算全息图的制作和再现过程主要分为以下几个步骤： 1、抽样，得到物体或波面在离散样点上的值； 2、计算，计算物光波在全息平面上的光场分布； 3、编码，把全息平面上光波的复振幅分布编码成为全息图的透过率变化； 4、成图，在计算机控制下，将全息图的透过率变化绘制成图，如果绘图设备分辨率不够，则绘制一个较大的图，再缩版到得到使用的全息图； 5、再现，这一步骤与光学全息图的再现没有什么区别。制作一个傅立叶变换全息图的典型流程如下：