全息光學(xué)

內(nèi)容概要

　　《全息光學(xué)：設(shè)計制造和應(yīng)用》是一部系統(tǒng)、完整地介紹全息光學(xué)元件的成像理論、制造方法和廣泛應(yīng)用的專著。全書由緒論和十二章內(nèi)容構(gòu)成，分四個部分。第一部分?jǐn)⑹隽巳⒐鈱W(xué)元件成像的基本原理，近軸成像理論，光線追跡的概念和必要的坐標(biāo)變換。第二部分介紹了全息光學(xué)系統(tǒng)的具體設(shè)計方法，成像理論及其補(bǔ)償方法，計算全息光學(xué)元件的編碼技術(shù)和制造方法，非球面計算全息光學(xué)元件和折衍混合光學(xué)系統(tǒng)。第三部分是全息記錄材料和記錄技術(shù)。第四部分重點(diǎn)介紹了全息光學(xué)元件的代表性應(yīng)用。最后，簡要地介紹了目前國內(nèi)外設(shè)計全息光學(xué)元件的主要光學(xué)設(shè)計軟件，為全息光學(xué)工作者未來的研究提供有益的參考?！　　度⒐鈱W(xué)：設(shè)計制造和應(yīng)用》對從事光學(xué)、光電子學(xué)、光通訊、光計算、全息光學(xué)研究和全息光學(xué)元件及系統(tǒng)制造的科技工作者有很好的參考價值。

書籍目錄

緒論參考文獻(xiàn)第1章 全息光學(xué)的基本原理1.1 衍射光學(xué)1.1.1 光的相干1.1.2 光的衍射1.1.3 波帶片和衍射透鏡1.2 光學(xué)全息的基本原理1.2.1 基本概念1.2.2 數(shù)學(xué)分析1.3 全息圖的分類1.3.1 振幅全息圖和相位全息圖1.3.2 薄全息圖和厚全息圖1.3.3 共軸全息圖和離軸全息圖1.3.4 透射全息圖和反射全息圖1.3.5 近場全息圖和遠(yuǎn)場全息圖1.3.6 傅里葉變換全息圖和針孔全息圖1.4 全息光學(xué)元件的彎曲參考文獻(xiàn)第2章 全息光學(xué)元件的近軸成像理論2.1 點(diǎn)源全息圖和全息光學(xué)元件2.2 全息光學(xué)元件的成像2.3 全息光學(xué)元件的放大率2.3.1 X方向上的橫向放大率Mx2.3.2 y方向上的橫向放大率My2.3.3 Z方向上的縱向放大率Mz2.3.4 橫向放大率與縱向放大率之間的關(guān)系2.3.5 角放大率2.4 全息光學(xué)元件的基點(diǎn)2.4.1 焦點(diǎn)和焦平面2.4.2 主點(diǎn)和主平面2.4.3 節(jié)點(diǎn)和節(jié)平面2.4.4 全息光學(xué)系統(tǒng)理想成像作圖法2.5 全息光學(xué)元件的成像性質(zhì)2.6 薄光柵分解2.7 全息光學(xué)元件的傳遞函數(shù)2.8 全息光學(xué)元件的衍射效率2.8.1 定義2.8.2 透射全息光學(xué)元件的衍射效率2.8.3 反射吸收全息光學(xué)元件的衍射效率2.9 全息光學(xué)元件的消色差2.9.1 橫向色差的補(bǔ)償2.9.2 縱向色差的補(bǔ)償2.10低像差和高衍射效率2.1 1全息光學(xué)反射鏡參考文獻(xiàn)第3章 全息光學(xué)設(shè)計的基礎(chǔ)理論3.1 Welford的矢量分析理論3.2 全息光學(xué)設(shè)計中的坐標(biāo)變換3.3 全息光學(xué)設(shè)計中的光線追跡3.3.1 全息光線追跡的一般形式3.3.2 全息傅里葉變換透鏡的光線追跡3.3.3 全息顯微系統(tǒng)的光線追跡3.4 K矢量閉合分析法3.5 全息光學(xué)元件的遞歸設(shè)計法3.5.1 遞歸設(shè)計的基本概念3.5.2 遞歸設(shè)計的基本分析3.6 等效透鏡設(shè)計方法3.6.1 基本概念3.6.2 Lukosz設(shè)計方法3.6.3 Fred設(shè)計方法3.6.4 Sweatt設(shè)計方法3.6.5 Chen設(shè)計方法3.7 均方差優(yōu)化方法3.7.1 最小均方差的概念3.7.2 最佳光柵函數(shù)3.7.3 光柵函數(shù)的近似解3.7.4 設(shè)計舉例參考文獻(xiàn)第4章 全息光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計4.1 全息光束成形透鏡的設(shè)計4.1.1 以靜態(tài)相位近似表達(dá)式為基礎(chǔ)的設(shè)計方法4.1.2 以迭代傅里葉變換算法為基礎(chǔ)的設(shè)計方法……第5章 全息光學(xué)元件的像差第6章 計算全息光學(xué)元件第7章 全息光學(xué)元件的記錄材料第8章 全息光學(xué)元件的記錄技術(shù)第9章 全息平視顯示器第10章 全息掃描裝置第11章 全息光學(xué)元件的其他應(yīng)用第12章 全息光學(xué)設(shè)計軟件

章節(jié)摘錄

　　與光學(xué)全息圖不同，計算全息圖（CGH）不采用光學(xué)相干涉的方法記錄，而是借助于計算機(jī)，按照一定的數(shù)學(xué)描述，將一個具體的、與光學(xué)全息圖相對應(yīng)的干涉條紋圖形計算出來，然后，通過電子束裝置或者光學(xué)繪圖儀，繪制出干涉圖形，再通過光學(xué)照相的方法縮放成所需要的尺寸。因此，計算全息圖不受記錄光束波長和波面形狀的限制。　　計算全息圖定義[55]為：根據(jù)數(shù)字計算機(jī)綜合出的圖形而制造的一類全息圖。在制造計算全息圖時，只要給出所希望成像波前的數(shù)學(xué)表達(dá)式，就可以利用計算機(jī)綜合出任意的記錄波前，一般來說，普通的光學(xué)記錄系統(tǒng)很難實(shí)現(xiàn)這種波前。換句話說，使用計算全息的方法可以創(chuàng)建一個光學(xué)全息無法實(shí)現(xiàn)的全息圖?！　≡缭?0世紀(jì)60年代，利用計算機(jī)產(chǎn)生全息圖的概念就已經(jīng)提了出來，最初的應(yīng)用是解決光學(xué)檢測非球面表面曲率半徑問題[56，57]。計算全息的編碼技術(shù)有許多類型[58～65]，主要有：以方格為基礎(chǔ)的編碼方法（例如，Lohmann編碼法、Lee編碼法和Burch編碼法）、以圖像為基礎(chǔ)的編碼方法、以條紋為基礎(chǔ)的編碼方法、以孔徑為基礎(chǔ)的編碼方法等。計算全息圖的制造步驟歸納為以下幾點(diǎn)?！　、俪闃踊蛘卟杉?。將波前信息的連續(xù)函數(shù)轉(zhuǎn)換為一個離散函數(shù)?！　、谕瓿筛道锶~快速變換（FFT），得到波前離散函數(shù)的頻率譜?！　、弁瓿删幋a和干涉圖形的計算機(jī)輸出?！　、軋D形的光學(xué)縮放，完成光學(xué)計算全息圖的制造或者直接刻蝕?！　《嗄陙恚嬎闳⑿g(shù)的發(fā)展方向主要是開發(fā)新的編碼方法、研制HCG新的加工裝置以及開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域。　　計算全息術(shù)的成熟和顯示技術(shù)的進(jìn)步（顯示裝置的高分辨率和響應(yīng)時間的提高）促進(jìn)了“電子全息術(shù)”的產(chǎn)生[66]。這是一種新的可視媒介，可以實(shí)時地產(chǎn)生三維全息圖像，顯示出真實(shí)情景的深度感和真實(shí)感?！　∪D作為一種新的藝術(shù)介質(zhì)，有非常豐厚的商業(yè)價值，在教育領(lǐng)域也是一種非常逼真的教育工具[67]，除此之外，在軍事或者民用工業(yè)領(lǐng)域中，亦有廣泛的應(yīng)用，例如全息干涉測量技術(shù)，全息工業(yè)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)，全息無損探測技術(shù)，全息圖像顯示技術(shù)，全息圖像處理和識別技術(shù)。全息光學(xué)元件是光學(xué)全息術(shù)在光學(xué)成像領(lǐng)域的一個重要應(yīng)用。　　從廣義的角度講，光學(xué)元件可以分為兩類：尋常光學(xué)元件和異常光學(xué)元件。前者最簡單的例子就是玻璃或塑料材料經(jīng)切割、粗磨、拋光和鍍膜等工序制成的光學(xué)透鏡、反射鏡和棱鏡等，主要的功能是完成光的折射和反射；全息光學(xué)元件則是異常光學(xué)元件的典型例子。　　……

編輯推薦

　　《全息光學(xué)：設(shè)計、制造和應(yīng)用》集全息光學(xué)的大全，金國藩院士力薦！

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