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1、第十三章 现代光学13-1 全息照相全息照相: ( 利用光的干涉和衍射原理 ) 将携带信息的光波以干涉图的形式记录下来，并且在一定的条件下通过衍射使其再现，形成原物体逼真的立体象。(1) 记录了物体的全部信息，包括振幅和相位- 全息术(2) 可以再现物体逼真的立体象(3) 底片的每一个局部都包含了物体整体的光信息1一. 全息照片的拍摄全息照相的第一步是全息记录 ，- 利用的是光的干涉物光和参考光在感光底片上 形成干涉条纹图样 - 全息图全息记录全 息 底 片22) 波前上总的复振幅和光强分布为：1) 设 物光O 和 参考光 R 在 波前 S上的复振幅分布分别为：3) 全息图的透过率函数ORS3
2、二. 全息图像的观察全息照相的第二步是全息图像的再现和观察，完成波前重建 。-用一束与参考光的波长和传播方向相同的光束 R 照射全 息图，则用眼睛可以看到一幅非常逼真的立体的原物形象全息图的观察4物光波前的重建5用原参考光作为照明光 R透过全息图后的复振幅为照明波的透射波- 零级波发散波- +1级波会聚波共轭实象 - -1级波立体虚象6三. 全息的应用全息显微术，全息X射线显微镜，全息电影，全息电视，全息干涉计量术全息储存等713-2 傅里叶光学 光学信息处理傅里叶光学的数学基础是傅里叶变换，物理基础是光的衍射理论。基本思想: 用空间频谱的语言分析光信息，用改变频谱的手段处理相干成象系统中的光
3、信息 ，用频谱被改变的眼光评价不相干光学仪器的像质 。8一. 空间频率 空间频谱可以用时间特性描述一个周期振动，也可以用频谱来描述。对简谐振动，可以表示为 是时间频率，与之对应的周期时间光学信息处理的对象是图像。图像包含的信息是各处明暗和色彩的空间分布, 可以用空间周期或空间频率来描述。9空间周期: 相邻两条纹之间的距离 d空间频率: 单位长度的条纹数如果条纹是斜的，需要用两个空间周期 dx 和 dy或用两个空间频率和10二维图象的明暗的空间分布: g(x,y) 频率分布: G(fx,fy)-它的傅里叶变换傅里叶变换的光学实现方法:夫琅禾费衍射空间频谱: 图像的明暗所包含的各个空间频率及相应“
4、振幅”二维周期性图像 - 空间频率具有分离的值，非周期性图像 - 频谱的频率值是连续的。11二. 阿贝成象原理几何光学原理: “点点对应”阿贝成象原理: “二次衍射” 第一步是信息分解，物 频谱 象衍 射衍 射第二步是信息合成12正弦光栅的频谱和象透光率为 空间频率: 三个分量 0 , +fx , -fx正弦光栅的频谱和象13三. 空间滤波和光学信息处理4f 系统:空间滤波:4f系统改变空间频谱 改变象的性质14低通滤波器高通滤波器例: 正交网格 水平和竖直周期分别是 dx 和 dy图13-11 正交网格的频谱15正交网格的空间滤波16 调制1713-3 非线性光学非线性光学: 强激光与物质相
5、互作用强光和弱光的划分: 比较 E与 E 的大小E: 光场的强度E: 组成物质的分子或原子内部的平均电场强度线性关系强激光，E与 E可比拟, 光场与物质作用的非线性关系明显.如光学倍频和混频, 光学参量与振荡, 自聚焦,光学相位共轭, 光的受激散射, 光致透明, 多光子吸收.普通光源的光,18各向同性介质非线性介质: 非线性极化系数比较大的介质两类非线性光学现象: (1) 强光与被动介质相互作用的非线性现象，如光学整流，光学倍频与混频，光自聚焦等等。(2) 强光与激活介质相互作用的非线性光学现象，如受激拉曼散射和受激布里渊散射等。- 三次非线性电极化率- 二次非线性电极化率- 线性电极化率19一. 光学倍频和混频设入射光波的电场为忽略介质的三次以上的非线性极化项，1 光学倍频基频项光学整流光学倍频20当入射光中同时包含两种频率成分时，即当仅保留到二阶项，则有差频 (1-2)项- 光学混频2 光学混频( 基频项 )( 直流项和倍频项 )和频(1+2)项21二. 自聚焦和自散焦对各向同性介质由此可得相应地有n0是与光强无关的常数，为非线性折射率,E0为入射光的振幅 。22自聚焦自聚焦和自散焦23
