光学全息的现状与发展趋势

光学全息是一门正在蓬勃发展的光学分支,近年来得到了人们越来越多的关注,并被广泛地应用于测量、光通讯、医学、艺术、存储等领域中。回顾了光学全息的发展史,综述了光学全息的研究现状,介绍了全息干涉计量、全息存储、显示全息和模压全息等几种典型全息术的研究进展,并总结了光学全息的发展趋势。     

高效平面全息衍射光栅的获取方法

从全息衍射光栅的制作原理出发,介绍了全息光栅的主要制作方法,并与刻划光栅对比分析了全息衍射光栅的诸多优点。通过利用光栅设计的耦合波理论对全息衍射光栅槽型、槽深及槽间距等进行了优化设计,同时利用离子束刻蚀技术获得了高效率全息光栅。文中全面分析了制作高效率平面全息光栅的各项关键技术。     

基于MATLAB软件平台的全息谱图及在风机振动故障诊断中应用的研究

介绍了全息谱的概念,并阐述了利用ＭＡＴ－ＬＡＢ软件绘制二维全息谱图和三维全息谱图的方法。最后结合风机振动信号的特点,对全息谱在风机振动故障诊断中的应用进行了研究,给出了一些故障在全息谱上的表征,并给出了利用全息谱技术对振劝故障分析的一些实例。     

数字全息三维显示关键技术与系统综述

三维全息显示能够表现出与真实物体一样的深度和视差,是一种理想的三维显示方法.但是,三维物体计算全息图计算复杂且计算量巨大,因此,如何快速生成三维物体计算全息图是数字三维全息动态显示中的关键问题之一.本文首先论述了数字全息三维显示的关键技术,包括物点散射法、体视全息法、层析法等三种三维物体计算全息图实现方法,一种RGB分离的真彩色全息显示实现方法和若干提高全息再现像质的方法;然后对几种最新典型的数字三维全息显示系统进行了技术分析;最后总结了数字全息三维显示领域的发展动态,指出三维全息显示技术会朝着实时、动态、更大尺寸、更高分辨率方向发展.     

利用VS.NET的全息谱分析及其在旋转机械故障诊断中的应用研究

目前全息谱算法的实现通常利用MATLAB和LabView软件平台,为了满足工程化的需求,提出基于VS.NET软件平台全息谱算法的实现。介绍了全息谱的基本概念、原理。阐述了基于VS.NET软件平台的轴心轨迹、二维全息谱、瀑布图和全息瀑布图的算法实现。最后,基于转子试验台,模拟转子系统故障,用实例说明了全息谱图在振动监测与故障诊断中的应用,为进一步的研究提供参考。     

多模光纤在全息显微技术中的应用

本文发展了一种将多模光纤技术应用到全息显微镜中的新的全息显微方法。本方法不仅抑制了再现象的噪声,改善了全息显微象质,同时使全息显微系统中的光学元件数目大大减少,使仪器操作简单,灵活性大,可以记录具有深度信息的显微物体。     

傅里叶变换数字全息图的记录与 再现及实时化研究

为了有效的记录和再现物体的数字全息图,搭建了以液晶光阀(LCD)为透镜的傅里叶数字全息装置。根据全息理论,分析了傅里叶数字全息的记录、再现及实验原理,并进行了相应的数字图像处理,结果表明,傅里叶变换数字全息再现算法简单,缩短了再现周期,可实现准实时化。并成功应用傅里叶变换全息来对字母和数字进行实时相干识别。     

计算全息散射板干涉仪

本文详细分析了计算全息散射板的原理,提出了应用电子束曝光技术制作计算全息散射板的新方法,并给出了计算全息散射板干涉仪的测量结果。最后,讨论了计算全息散射板的应用前景。     

连续变束比全息分束器

本文研究了作为连续变束比全息分束器的非倾斜重铬酸明胶(DCG)体全息光栅的衍射特性,分析并测量了全息分束器的输出灵敏度和变比范围,提供了可获得高质量DCG全息分束器的处理方法。     

圆盘型全息扫描器的改良

通常,圆盘型全息扫描器产生圆弧状的扫描线,从而限制了扫描跨度,也影响了扫描器的分辨能力。本文提出一种能产生大跨度、直线扫描的圆盘型全息扫描器之结构方案。用等周期的直线全息光栅代替一般圆盘型全息扫描器中的全息透镜,并在光栅后增设一两次反射的直角角镜。全息光栅将入射其上的细激光束偏折构成扫描光束,经由直角镜的双反射,再次经过全息光栅衍射,最终在扫描平面上形成直的扫描线。文中对上述方案的工作原理作了分析和试验验证。此外,对全息扫描器的应用作了进一步的探讨。     

A new adaptive interpolation scheme of NURBS based on axis dynamics

This paper proposes an automated optical inspection system for holograms with mixed patterns. The hardware system consists of LED illuminator, CCD camera, and vision processor. The LEDs of illuminator emit alternatively and change the incident angle to acquire each pattern from hologram. The software system consists of the stages of pattern generation and pattern matching. The acquired images of hologram are compared with their reference images by template matching. Since several patterns are mixed in one hologram, the reference image should be changed if the hologram is rotated. To compensate for the positioning error of hologram, reference images should be generated online. The frequency transformation-based computer-generated hologram method is applied to generate the reference image. The pattern is also matched in the frequency domain to reduce the computational time. The holograms attached to a Korean currency are used to evaluate the performance of the proposed system.     

Reconstruction of off-axis electron holograms using a neural net

In off-axis electron holography, the information about the specimen contained in amplitude and phase of the image wave is recorded by superimposing a reference wave to the image wave and recording the resulting interference pattern, called a hologram. The image wave is usually retrieved from this hologram by a filtering process in Fourier space. An alternative approach is to calculate the image wave pixel by pixel from the intensities in the hologram. In this paper, we describe a neural network that performs this step. As neural networks can represent nonlinear relations between the input and output data, this reconstruction process can use the nonlinear part of the information contained in the hologram and is thus less sensitive to noise.     

光学全息的数字实现

研究光学全息的数字模拟,探讨数字全息的数字重构方法,以菲涅耳衍射积分的实现方法为基础,采用MATLAB软件实现菲涅耳全息图的数字记录和数字重构模拟,给出模拟结果.利用离散菲涅耳衍射积分方法完成数字全息图的数字重构.利用数字图像处理方法对所得的数字全息图进行适当滤波处理,有利于消除零级像和孪生像,获得清晰的数字再现像.引入全息变换,根据全息图的不可撕毁性,研究了全息变换在数字图像压缩中的应用,对给定的二值化图像实现压缩存储及解压缩处理.     

基于双通道三维效果宿主图像半色调全息水印

随着现代社会对信息承载量的需求越来越多,提出了一种基于双通道的三维效果宿主图像的半色调全息水印方法。该方法利用双通道技术将两幅三维效果宿主图像的半色调全息水印图像合成一幅图,接着制作成计算全息图,在重现的时候,一幅计算全息图能够显示出两幅水印图像。制作成的计算全息图可以增加信息传输中的安全性与保密性,双通道技术可以增加传输过程中的信息量,三维效果技术可以在不改变编码效率的情况下增强视觉效果。半色调编码全息水印能更好地提升全息水印的鲁棒性。     

基于计算全息的圆对称艾里光束的产生

圆对称艾里光是一种特殊的无衍射光束,因其具有突然自聚焦的独特特性,所以备受研究者关注。首先,介绍了圆对称艾里光的基本概念和特性,然后,说明如何获得产生圆对称艾里光的计算全息图和计算全息的实现方式。在实验中获得了光强分布与理论相符,自聚焦效应显著的圆对称艾里光束。相对于常用的傅里叶空间生成的圆对称艾里光,计算全息生成的艾里光具有灵活调控振幅分布的优势。     

无零级衍射分量的高带宽离轴数字全息

提出了一种消除零级衍射分量对离轴数字全息影响的方法以提高离轴数字全息的有效空间带宽。该方法在大的物参光强比记录条件下,用预先记录的参考光强对全息图进行归一化,并做对数变换和一维离散希尔伯特变换去除零级衍射分量。然后,通过指数变换恢复出物波光场,从而实现无零级衍射分量的高带宽离轴数字全息。从理论上对方法原理进行了分析,给出了基于有限脉冲响应的一维离散希尔伯特变换算法。最后,通过实验对本文方法进行了验证,并讨论了光强比对零级衍射分量抑制效果的影响。结果表明,无论零级与一级衍射谱是否发生混叠,当参考光强度比物光强度大5倍以上时,采用本文方法均可以有效去除零级衍射分量的影响。     

Enhancing nearfield acoustic holography using wavelet transform

When there are low signal to noise relationships or low coherences between measured pressure and a reference sensor, a pressure field measured and estimated by NAH (Nearfield Acoustic Holography) becomes noisy on the hologram and source planes. This paper proposes a method to obtain the high coherent de-noised pressure signals from low coherent noisy ones by combining a wavelet algorithm with NAH. The proposed method obtains the de-noised field from acoustic fields on a noise source plane reconstructed through backward propagation of NAH. Thus this method does not need high coherent pressure signals on the hologram surface while the conventional nearfield acoustic holography requires high-coherent signals. The proposed method was verified by numerical simulation using noisy signals, composed of original signals and imposed noises distributed on the hologram surface.     

基于全息图放大的数字全息显微结构测量

针对典型预放大数字显微全息光路中存在的二次位相误差,本文设计了基于全息图放大的数字全息显微光路。此设计中,光束首先照射透明显微物体,然后与平行参考光干涉,形成全息图,最后经显微镜获得放大的全息图。这种光路从系统上直接消除了主要由球面波引起的位相畸变,有利于数字处理及实时化。作者以位相光栅(30 lines/mm,槽深约0.3 µm)作为实验样本,对此光路进行了分析研究,并分别用菲涅耳近似法和卷积法再现单幅全息图,同时获取了物体的强度信息和三维位相信息,位相深度的计算结果为0.27 µm。结果表明本文设计的光路对二次位相产生的离焦误差有明显的抑制作用。     

Reconstruction technique for off-axis electron holography using coarse fringes

A reconstruction technique for off-axis electron holography not requiring Fourier transformation is presented. Background intensity and amplitude modulation recorded in a hologram are normalized using an envelope function, and a cosine-function image corresponding to interference fringes is retrieved from the hologram. A reconstructed phase image is then calculated from the retrieved cosine image. After phase unwrapping, the phases due to carrier frequency and Fresnel diffraction from the biprism are removed using a reference hologram, and the corrected phase image is obtained. One advantage of this method is that the spatial resolution does not rely on the interference fringe spacing. Another advantage is that the phase image has no artifacts due to windowing of the sideband, which occurs in the usual Fourier-transformation method. Details of the calculation process and demonstrations of the method using a latex sphere particle and self-assembled Co nanoparticles are described.     

同态滤波法抑制离轴数字全息零级项

针对离轴数字全息图受记录器件像元尺寸的限制而在数字再现时存在再现像受零级项串扰的问题,提出了一种抑制离轴数字全息零级项的方法.根据图像灰度可由图像照度及表面反射率共同决定的原理,将全息图看作入射分量和反射分量的乘积,利用入射分量变化缓慢且集中在低频段,反射分量反映图像细节并集中在高频段的特性,用同态滤波方法处理数字全息图.设计了同态滤波器,其上下限分别为0.001和1,直径为300 pixel.用该方法实现了对衍射距离为34 cm的菲涅尔数字全息图的零级项抑制,并对重构出的物光对比度以及物体的细节信息进行了增强.