计算全息

摘要： 为研究高阶衍射级光束的轨道角动量,基于计算全息法在空间光调制器的傅里叶平面产生了不同衍射级的完美涡旋光束,并利用球面波干涉法对其拓扑荷值进行了测量。理论和实验结果表明不同衍射级p上的整数阶和分数阶完美涡旋光束的拓扑荷值l都满足l=mp的关系,其中m是相位掩模板的拓扑荷值。并进一步对不同衍射级的光学涡旋阵列进行了实验研究,结果表明光学涡旋阵列中光学涡旋的拓扑荷值满足l=p的关系,高阶衍射级上的衍射光束比+1级衍射光束具有更大的轨道角动量。该研究为光学涡旋及光学涡旋阵列进一步的研究及应用提供了理论和实验参考。

摘要： 利用数字微镜器件将目标图案投影在样品面的方法相比于传统光照明方式大大提高了光刺激系统的空间选择性,但其光能利用率较小。全息光照射通过调制频谱面实现光能量的重新分布,在实现复杂的选择性光刺激同时,还具备较高的空间分辨率和光能利用率。构建了基于数字微镜器件的高时空分辨率的选择性逐点光刺激系统,通过在数字微镜器件上加载结构变化的二维达曼光栅相位图实现对视场内任意位置和任意时序的选择性逐点光刺激。研究表明,系统不仅能够以不同轨迹(如方形点阵、圆、螺旋线等)对全视场进行逐点的二维扫描,还能够选取感兴趣区域以自定义路径进行逐点扫描。该系统的最大扫描视场可达到400μm,最小扫描步长为0.204μm,单个扫描光斑的峰值半高宽最小可达到1.5μm,单点扫描速度可达10 kHz。本系统适用于需要对样品进行高分辨光刺激或需要对感兴趣区域进行实时刺激的光遗传研究中。

摘要： 由于能够提供独特的光-物质交互界面,携带净轨道角动量的各类涡旋光束成为光场调控研究的热点问题。随着相关研究的不断深入,光镊以及非线性光学领域都特别需要一种具有均一空间强度分布且无曲率相位梯度的"完美平顶涡旋"光束。针对这一问题,从理论出发基于超高斯模型提出"完美平顶涡旋"的复振幅计算全息产生技术,并利用相位型空间光调制器构成的数字傅里叶变换系统实验论证了"完美平顶涡旋"在焦场区域的可控产生与调控,重点阐述了在给定孔径限制条件下获取光滑涡旋奇点的强度控制原理及方法。

摘要： 针对基于数字微镜器件的全息显示分辨率受限的问题,提出了一种大尺寸、高分辨率计算全息显示方法。本文利用计算机渲染或相关变换方法生成高分辨率输入图像,利用菲涅尔衍射算法和傅立叶变换并行计算提升全息图的分辨率,根据数字微镜器件特性进行衍射图像的时空复用与动态融合,有效提升计算全息显示的分辨率与动态效率。实验结果表明,该方法可实现大尺寸、高分辨率的动态全息显示效果,突破了数字微镜器件固有的像素数目及分辨率限制,使用像素分辨率为2K的数字微镜器件可显示8K甚至更高分辨率的重建图像,尺寸可以达到82 mm甚至更大。

摘要： 波前编码过程将计算全息所得的复振幅波前变换为与显示器件匹配的调制函数,是计算全息显示的关键技术之一。现有的计算全息显示器件大多只能实现单一振幅或单一相位调制,因此需要将复振幅波前编码为相应的振幅型或相位型全息图。本文围绕基于液晶空间光调制器的计算全息显示,综述了相位优化编码与复振幅转化编码的基本原理与算法步骤,分析了常见的波前编码方案框架,针对不同编码方法的适用范围进行讨论,为计算全息图波前编码提供方法选择参考。

摘要： 单光楔补偿检测法具有良好的适用性、鲁棒性和灵活性,但是在检测光路中存在多种误差耦合,误差解耦困难,影响了单光楔补偿检测的精度和可信度。针对这一问题,本文提出一种计算全息法(Computer Generation Hologram,CGH)标定单光楔补偿检测光路系统误差的新方法。文中首先分析了单光楔补偿检测法系统误差的来源,并对CGH标定光楔补偿器的可行性进行了分析。结合工程实例,对口径为150 mm的单光楔补偿器设计了CGH,经分析可得CGH的标定精度为1.98 nm RMS,CGH标定后单光楔补偿检测精度为3.43 nm RMS,该精度能够满足大口径凸非球面反射镜的高精度检测要求。结果表明:CGH可以准确标定单光楔补偿器的位姿和检测光路的系统误差,解决了检测光路中误差解耦困难的问题,提高了单光楔补偿检测的准确性和可靠性。使用CGH标定得到Tap#2和Tap#3的检测光路系统误差分别为0.023λRMS和0.011λRMS。

摘要： 传统的2D显示设备只能提供平面图像显示,无法使观看者获得身临其境的观看体验。为了使人们更真实地认识客观世界,显示技术从2D向3D发展已成为了一种趋势。全息3D显示能为人眼提供3D物体全部的深度信息,因而被视作3D显示中最具发展潜力的技术之一。然而,3D物体的全息图计算量巨大,导致计算速度缓慢。为了能够实现实时动态的全息3D显示,计算全息图的快速生成技术受到了很多研究者的关注。本文首先基于标量衍射理论介绍了全息3D显示技术的基本原理,然后根据3D物体的数学描述形式分别介绍了基于点元法、面元法和分层法的三类计算全息图的快速生成方法,并概述了硬件加速法和深度学习法在全息图快速计算中的应用,最后对各类方法进行了总结和展望。

摘要： 在基于DMD(Digital Micromirror Devices)的计算全息系统中,全息图的零级光斑以及多级衍射对光学重建图像的质量影响很大。本文提出了改进光路系统实现对计算全息重建图质量优化的方法。该方法在G-S算法下,通过在空间光调制器后方增加一个透镜和光阑;使经过空间光调制器衍射后的光线经过傅里叶透镜会聚,再将光阑放置在透镜的后焦面上。通过左右平移光阑的位置,使其在零级光斑和多级衍射的中心,从而滤除零级光斑和多级衍射来获得更高质量的重建像。本文中的光路也节约了空间占有率。实验采用了二维字母CGH和三维茶壶图像进行验证,证明该方法在一般情况下的可行性。

摘要： 对实时彩色三维动态显示的追求激发了学术界和产业界巨大的研究热情。随着“元宇宙”概念的提出,对高性能三维显示设备与技术的需求越发迫切。全息术是一种理想的三维显示方案,但传统光场调控器件却存在视场角狭窄、信息容量小等问题,阻碍了全息技术的进一步发展。而超表面作为一种新型光场调控器件,有望利用其像素尺寸小和光场调控能力强的特点在全息技术领域实现新的突破。本文主要从超表面全息器件的设计流程、调制方式、动态实现、制造技术四个方面给出了超表面全息十余年的概貌,并提出该领域未来发展的方向。

摘要： 计算全息能够在计算机中实现光学全息的波前衍射计算与波前数字编码,并通过相干光照射全息图重建物光波前.但其空间带宽积受现有数字调制器件限制,光学重建受振幅编码或相位编码引入的噪声影响.复振幅全息利用现有的光电调控器件实现全息图复振幅波前编码,避免振幅项或相位项的损失,兼有高运算效率、高空间带宽积和高重建精度等优势.基于双相位的复振幅光场调控方法因其理论完备性高、光学系统方案成熟,在复振幅计算全息领域具有广阔的应用前景,是全息三维显示重要的发展方向.本文综述了复振幅计算全息的原理与研究进展,分析已报道的复振幅全息方案,重点介绍复振幅的双相位调制原理与基于双相位原理的液晶空间光调制器复振幅全息显示系统.

摘要： 将计算全息(Computer-Generated Hologram，CGH)作为波面发生器引入数字移相干涉仪中，以实现非球面型的快速、高精度检验。详细介绍了CGH的设计方法、加工过程以及配合干涉仪对非球面进行检测的实验步骤。对CGH位相分布求取、载频选取、CGH与干涉仪配合校准所涉及的关键问题展开了讨论，并提出了一些全新的设计理念和方法。从理论上定量分析了CGH片基面型误差、全息图样偏差、刻蚀深度不均匀性和线宽不均匀性对再现波面的影响，得出了相应的误差公式。利用设计的测量系统对一个二次抛物反射面进行了实际测量，测量精度达到λ/12。

摘要： 本文提出用计算全息技术简化光学相关识别系统.用计算全息干涉图代替傅里叶透镜,用计算全息技术制得的复数滤波器中引入二次相因子,使得滤波器后面不再用傅里叶透镜.减少了光学元件,同时缩短了光路.理论分析和模拟实验结果表明,该系统和4f光学相关识别系统一样,能够进行相关识别且具有平移不变性.

摘要： 针对用激光梯度场控制原子堆积,只能制作单一点、线等周期性纳米结构的不足,本文从波粒二象性原理出发,研究了用计算全息技术操纵氖原子束制作任意纳米结构的基本原理和方法.分析讨论了原子全息与光学全息的区别,指出只有经激光冷却的原子束才满足全息技术所要求的相干条件和衍射条件.在此基础上,采用罗曼Ⅲ型迂回位相编码方法设计了氖原子束计算全息片.最后介绍了操纵氖原子束制作纳米任意结构的实验系统.

摘要： 在计算全息中,对物的频谱加入二次位相因子以后,其再更像具有双通道自成像的特性,可以方便地演示两个物或同一物的像的变化,文中给出了相应的原理和实验结果.

摘要： 提出在傅里叶计算全息中，只要对虚拟物的频谱进行简单的坐标变换，就可获得虚拟物的多种形式的再现像，如切变、旋转和翻转等，文中阐明了此种坐标变换的原理和方法，给出了与理论相符合的实验结果，并讨论了可能出现的问题。

摘要： 计算全息采用编码的方法记录物体的相位和振幅信息,然后借助参考光在空间重建物体.由于激光的高相干性,激光通常作为光源.然而正是由于它的相干性使得图像散斑问题严重,造成图像质量下降.本文通过研究非相干光LED成像,提出了一种RGB LED重现彩色全息的方法,这个方法不仅能实现彩色全息成像,又能消除散斑的影响,同时装置简单,大大缩小了器件的体积,与激光成像相比优势明显.

摘要： 利用Matlab语言制作了一个迂回相位编码的傅立叶变换全息图，使用电寻址的液晶光阀作为全息图的实时记录介质，对得到的傅立叶计算全患图进行光学再现，并对编码过程中加随机相位和不加随机相位后的再现图进行了比较讨论．

摘要： 全息显示技术因能提供与原物完全相同的像而在三维显示中占有举足轻重的地位。本文分析、讨论了近年来数字全息三维显示技术研究的情况，并指出数字全息在未来三维显示技术中的发展方向。

摘要： 全息显示技术因能提供与原物完全相同的像而在三维显示中占有举足轻重的地位。本文分析、讨论了近年来数字全息三维显示技术研究的情况，并指出数字全息在未来三维显示技术中的发展方向。

摘要： 全息显示技术因能提供与原物完全相同的像而在三维显示中占有举足轻重的地位。本文分析、讨论了近年来数字全息三维显示技术研究的情况，并指出数字全息在未来三维显示技术中的发展方向。

摘要： 本发明提出一种基于全息图优化分割计算的快速全息图计算方法。该方法包括以下步骤：对于一个3D物体，首先，将3D物体分成具有不同深度的2D面，根据2D面的深度计算每个2D面的衍射距离。其次，基于近场衍射原理计算2D面所有物点的初始干涉图，根据观看位置、2D面的尺寸和2D面的衍射距离对2D面的全息图进行优化分割计算，实现全息图的快速计算。最后，对不同深度2D面的全息图分别进行优化分割计算并将计算后的所有2D面全息图叠加在一起，生成3D物体的全息图。将3D物体的全息图加载到空间光调制器上，当光源照射空间光调制器时，可以看到3D物体的再现像。

摘要： 本发明涉及一种用于产生计算机生成的全息图的方法，包括如下步骤：产生参考光束；产生物体光束；将与全息图相关的、计算机生成的信息调制到物体光束上；以及将物体光束和参考光束在光敏的记录材料上或中叠加，以印入所述全息图，其中，依次将光敏的记录材料的多个部段分别同时用物体光束和参考光束加载，以便产生多个亚全息图；并且其中，参考光束射到记录材料的第一部段的表面上的入射角(α)与参考光束射到记录材料的第二部段的表面上的入射角不同，以便实现在全息图中布拉格平面的不同的斜率，使得在印入全息图时能够预设用于重构全息图的光源的发散度和/或全息图应施加所在的基材的曲率。

摘要： 本发明提出一种基于全息图优化分割计算的快速全息图计算方法。该方法包括以下步骤：对于一个3D物体，首先，将3D物体分成具有不同深度的2D面，根据2D面的深度计算每个2D面的衍射距离。其次，基于近场衍射原理计算2D面所有物点的初始干涉图，根据观看位置、2D面的尺寸和2D面的衍射距离对2D面的全息图进行优化分割计算，实现全息图的快速计算。最后，对不同深度2D面的全息图分别进行优化分割计算并将计算后的所有2D面全息图叠加在一起，生成3D物体的全息图。将3D物体的全息图加载到空间光调制器上，当光源照射空间光调制器时，可以看到3D物体的再现像。

摘要： 本发明的目的是提供容易观察且安全性优良的计算机合成全息图的制作方法以及通过该方法制作的计算机合成全息图。在通过使用计算机的运算在规定的记录面上记录振幅信息和相位信息形成计算机合成全息图(1)的制作方法中，其特征在于，计算机合成全息图(1)，具有：第一方向X、和与第一方向X正交的第二方向Y，具有：仅在第一方向X上的视差，具有：在第二方向Y上具有规定宽度的各单位区域B1、B2、B3、…、Bm、…BM，在各单位区域B1、B2、B3、…、Bm、…BM内，制作在第二方向Y上空间频率不同的Cm1、Cm2、Cm3、…、Cmt、…CmT的衍射图形。

摘要： 该方法用数字方法模拟母全息图的制做过程，首先计算出母全息图平面上各子区域上的光强分布，然后将其变换成相息图，最后以光刻方法制作母全息图。该方法工序简单，制作灵活性强。

摘要： 本发明是一种用于车辆的全息投影系统、方法、计算机介质、带有全息车标的车辆。本发明涉及车辆外部显示技术领域，所述系统包括：光源器件、扩束透镜、准直透镜和全息片；所述光源器件射出光束至扩束透镜，扩束透镜将光源器件发射的激光束扩束成面光源，所述准直透镜强扩束后的面光源准直为平行光束，使光束全部以特定角度入射全息片，所述全息片将待显示图形通过全息摄像的方式记录在全息片中，形成虚像。本发明结构简单：无需加装雨水储存结构、水雾产生装置、回收装置等附加设备，该实现方案需要水雾作为投影像的成像载体，因此需要有水雾产生等一系列装置，同时受水量影响，一旦水量不足，将无法观察到投影像。

摘要： 用三维效果虚化计算全息图替换全息瞄准器全息图的方法，涉及瞄准器。制作具有三维效果的原始计算全息图；利用窗函数将原始计算全息图的中间部分虚化；将虚化的中心部分留出空白用于制作一个点或者十字的类似图样，用于瞄准；将制作好的图样加载到MATLAB软件中，编码出二维计算全息图；将MATLAB编码好的全息图制作出实物全息片。旨在打破传统瞄准器中瞄准线的单一十字图样，利用计算全息的方法编码出多种三维图样，用来替换十字图样。解决了传统瞄准器中单一的十字瞄准线容易使狩猎者感到视觉疲劳的问题。

摘要： 本发明涉及一种计算具有多于或等于2个全息图的计算机生成多层全息图的方法。将读出光束的场A0和再现面内的场AR预设为数学函数。除要计算的全息图外，也将该层结构的所有其它全息图预设为数学函数。然后，在全息图hi的两侧计算场Ai+/Ai-，从而通过由场Ai+/Ai-形成商数来计算全息函数hi。本发明也涉及一种制作全息图的方法和根据该方法制得的具有多层全息图的全息存储介质。

摘要： 用三维效果虚化计算全息图替换全息瞄准器全息图的方法，涉及瞄准器。制作具有三维效果的原始计算全息图；利用窗函数将原始计算全息图的中间部分虚化；将虚化的中心部分留出空白用于制作一个点或者十字的类似图样，用于瞄准；将制作好的图样加载到MATLAB软件中，编码出二维计算全息图；将MATLAB编码好的全息图制作出实物全息片。旨在打破传统瞄准器中瞄准线的单一十字图样，利用计算全息的方法编码出多种三维图样，用来替换十字图样。解决了传统瞄准器中单一的十字瞄准线容易使狩猎者感到视觉疲劳的问题。

摘要： 本发明涉及一种计算具有多于或等于2个全息图的计算机生成多层全息图的方法。将读出光束的场A0和再现面内的场AR预设为数学函数。除要计算的全息图外，也将该层结构的所有其它全息图预设为数学函数。然后，在全息图hi的两侧计算场Ai+/Ai－，从而通过由场Ai+/Ai－形成商数来计算全息函数hi。本发明也涉及一种制作全息图的方法和根据该方法制得的具有多层全息图的全息存储介质。