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LAM | 热红外与太赫兹波段全息技术
来源: | 作者:4SHQ | 发布时间: 727天前 | 1896 次浏览 | 分享到:

说到全息技术(holography),我们很容易联想到那些栩栩如生的三维立体成像,然而这只是全息技术的其中一个应用。事实上,全息技术的应用已经遍布我们生活中的诸多领域,小至图像加密,身份证、人民币、以及各种防伪标签,大至轮胎无损检测、(太空用)机身形变监测等,随着研究地不断深入,全息技术的进一步发展将为人类社会提供更加有趣且实用的应用。



图1:全息艺术效果图



  什么是“全息技术“?  


通俗地讲就是把光的全部信息(包括振幅、相位)记录下来,再在另外的地方重新复现(构建)出来的技术。


传统的光学全息技术是利用感光材料记录物体光波和参考光波的干涉图样,在一定的条件下,利用光的衍射现象,可以通过参考光波照射干涉图样重建出原物体光波。而随着光学、光电技术和数字计算机技术的交叉发展,人们用CCD/CMOS记录全息图,并通过计算机数值模拟光学衍射过程再现物体光波前,可实时再现逼真的三维物体。该技术又发展为“数字全息技术(digital holography)


名词解释:“在数字全息术中,被记录信息以数字格式储存在计算机中。记录过程利用波阵面与数码相机或传感器上的参考波进行干涉,然后将波阵面的信息储存在相机或计算机中。记录过程的基本要求是,相机的像素必须足够小。如下图所示,被记录物体被相干光照亮,并与数字传感器上的参考光波混合,由此生成的干涉图样被计算机记录下来。在重建过程,有两种选择。最常见的是,利用衍射和传播方程对记录的全息面进行计算分析,可以将波阵面传播到虚拟空间的任何平面;然后,该平面的强度信息可以出现在显示器上。通过这种方式,可以对重建的图像进行电子扫描并逐面显示。”(拓展:《全息术:正确概念与错误表述》


图2:数字全息技术示意图。


然而,无论是传统的全息技术还是数字全息技术,在利用激光照射物体,使其发出(反射、散射)物体光波,并与参考光波干涉形成干涉图样,实现相关功能或应用时,都需要考虑激光的波长大小。目前研究的较多的是基于可见光波段的全息技术(可见光范围:400 nm 到 760 nm)



然而,对于尺寸较大的物体(如人体大小)、或测量形变大小较大时(如 50 μm),若利用可见光记录干涉图样,会因为精度过高,导致CCD或记录相机的单个像元可能被多个干涉条纹(或散斑)覆盖(即单个像元同时接收多个信号),从而无法准确复现原物体的信息(图像)因此,发展基于更大波长激光(肉眼看不见的光波段)的数字全息技术具有重要的研究意义。