4-3 GCS-SZQX 数字全息记录与光学实时再现实验

4-2 GCS-WFCL 利用复合光栅实现光学微分处理实验

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4-4 GCS-QXGS 全息光栅的制作与参数测量实验

计算机及CCD技术的发展直接推动了全息技术的革新。全息术已涉及形貌测量、微小物体检测、数字全息显微、防伪、医学诊断等许多领域。

传统光学全息实验是通过银盐干板或光致聚合物等记录全息图,拍摄过程对环境要求较高,冲洗过程繁琐。本实验在传统全息术基础上,开发了数字全息、计算模拟全息和光学实时再现等全息技术。数字全息是用高分辨率CMOS记录全息图,并由计算机对全息图进行数字再现。计算模拟全息是通过计算机模拟全息图,并通过软件实现数字再现。光学实时再现是通过再现空间光调制器上的全息图实现的。通过在实验系统中引入光电成像器件以及数字图像处理技术的应用,对实现光信息专业学生的综合专业技能的培养具有重要意义。

本实验为典型的光信息实验,能全面培养学生的综合实验技能。实验内容丰富,知识点清晰,实验现象明显。不但能训练学生动手能力,而且能增强学生分析问题能力。教师还可根据具体情况,将计算模拟全息作为信息光学课程的演示实验。

 

知识点:

传统全息术、数字全息、计算模拟全息、菲涅尔衍射、相干光干涉、空间光调制器、光学再现

涉及课程:

信息光学、工程光学、物理光学

实验内容:

理解数字记录、光学记录、数字再现、光学实时再现

理解计算模拟全息原理,实现数字记录,数字再现

理解可视数字全息原理,在空间光调制器上加载计算模拟全息图,利用再现光路恢复物信息,实现数字记录,光学再现

理解数字全息实验原理,搭建透射干涉光路采集全息图,通过软件再现物信息,实现光学记录,数字再现

理解实时传统全息实验原理,了解与传统全息之间的异同,通过空间光调制器再现全息图,完成光学记录,光学再现

数字全息加密应用

像面全息实验

实验原理:

本实验在传统全息术基础上,根据菲涅尔衍射理论,开发了数字全息、计算模拟全息和光学实时再现等典型全息技术。数字全息是通过干涉光路,用高分辨率数字摄像机替代干板记录干涉全息图,并由计算机模拟光场以数字的形式对全息图进行再现。计算模拟全息是利用计算机模拟物光和参考光通过计算获得模拟全息图,仍然通过计算机模拟光场实现数字再现。光学实现再现是将模拟全息图或数字全息图加载到空间光调制器,同时用参考光照射,在空间光调制器后面即可用白屏或CCD接收再现图像。

原理示意图:

透射全息光路示意图


                           透射全息光路示意图

 

 

                        反射全息光路示意图

 

 

 

                     光学实时再现光路示意图

 

 

实验:

      

技术指标:

固体激光器:波长532nm,功率≥50mW;含激光夹持器、支座,磁座;三维调整;

空间滤波器组件: 40×显微物镜,10um15um25um针孔,高精度三维调节机构,微调精度0.002mm

光束准直组件:Φ30mmf100mm透镜;含支杆,调节支座,磁座;三维调整;

反射镜组件:Φ40mm 加强铝反射镜;含支杆,调节支座,磁座;三维调整;

分光光楔组件:配Φ50.8mmT:R=5:5@450~650nm, 45°入射,楔角4°±3,楔面450~650nm宽带增透分光光楔;含支杆,调节支座,磁座;三维调整;

全息照相物:配照相物相关夹持机械件;

图像传感器:CMOS,靶面尺寸1/1.8″,灵敏度1.6v@550nm/Lux/s,帧率15/秒,分辨率1280*1024USB2.0;含支杆,调节支座,磁座;

空间光调制器组件:透射式空间光调制 振幅相位混合调制,分辨率1024X768,靶面尺寸0.9inch,对比度 10001(532nm)  20001633nm),显示速度 60Hz,光谱范围 400nm700nm,;

反射式空间光调制器:振幅相位混合调制,分辨率1024X768,靶面尺寸0.45inch,对比度 10001(532nm) ;显示速度 60Hz,光谱范围 400nm700nm;(II型配置

软件模块:软件包含单平面菲涅耳全息图数字模拟;多平面菲涅耳全息图数字模拟;一步菲涅耳全息图重建;分步菲涅耳全息图重建(傅里叶变换,频谱滤波及再现);像面全息模拟;像面全息重建;

精密机械调整架:角度精度±4′,分辨率0.005mm,调节机构保证同轴等高,横向偏差1′,纵向偏差1′;

光学元件: BK7 A级精密退火材料,焦距±2%,直径-0.2mm,中心偏差3′,光圈1-5;局部误差0.2-0.5,面粗糙度60/40Scratch/Dig),MgF2单层增透膜,有效孔径90%

必备设备:

    电脑(可笔记本)、光学平台

选配清单:

    光学清洁箱、光学储存干燥箱、实验设备展板

建议课时:

    6课时






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