§5-5體積全息圖要求記錄介質(zhì)的厚度滿足關(guān)系式：當(dāng)用于全息記錄的介質(zhì)足夠厚時(shí)，它在物光和參考光的干涉場(chǎng)中將記錄到明暗相間的三維空間曲面族，形成體積全息圖。記錄介質(zhì)的折射率記錄波長(zhǎng)干涉條紋周期這種全息圖在再現(xiàn)過(guò)程中將主要顯示出體效應(yīng)，與平面全息圖有很大差別。hq/2d§5-5體積全息圖要求記錄介質(zhì)的厚度滿足關(guān)系式：1OzRqq1xq2Lkgddkrko.VolumeHolography：Recording

體積全息圖：記錄在相對(duì)厚的介質(zhì)中記錄的全息圖簡(jiǎn)單情形:物波和參考波是波矢量為ko和kr的平面波,記錄介質(zhì)的前后兩表面是z=0和z=d干涉圖樣是x,y和z的函數(shù)：I(x,y,z)=|Ir1/2exp(j

kr.r)+Io1/2exp(j

ko.r)|2這是一個(gè)周期為kg的正弦型圖樣，形成等間距的平面族結(jié)構(gòu),其等強(qiáng)度面垂直于光柵矢量kg。用感光材料將干涉圖樣記錄下來(lái)成為厚衍射光柵,或體全息圖。=Ir+Io+

2(IrIo)?=Ir+Io+

2(IrIo)1/2式中.OzRqq1xq2Lkgddkrko.VolumeHol21、體全息圖的記錄與再現(xiàn)體光柵的條紋面應(yīng)平行于R和O兩光夾角的角平分線，它與兩束光的夾角θ應(yīng)滿足關(guān)系式θ=(θ1-θ2)/2參考光在介質(zhì)內(nèi)的入射角物光在介質(zhì)內(nèi)的入射角體光柵常數(shù)Λ滿足關(guān)系式：2Λsinθ=λ記錄光波在介質(zhì)內(nèi)的波長(zhǎng)記錄光與條紋平面的夾角OzRqq1xq2Lkgdd1、體全息圖的記錄與再現(xiàn)體光柵的條紋面應(yīng)平行于R和O兩光夾角3VolumeHologram：Example

體積全息圖：例參考波指向z方向，而物波與z軸夾角為2dxzl2qLqqkrkokgkg=2ksinVolumeHologram：Example

體積全息圖4VolumeHologram：Reconstruction

體積全息圖：再現(xiàn)參考波照明全息圖，被厚全息圖布拉格反射再現(xiàn)出物波Lf再現(xiàn)時(shí)，把條紋面看作反射鏡面，則只有當(dāng)相鄰條紋面的反射光均滿足同相相加的條件（光程差等于一個(gè)波長(zhǎng)）時(shí)，才能使衍射光達(dá)到極強(qiáng)——布拉格條件。布拉格條件再現(xiàn)光與條紋平面的夾角再現(xiàn)光在介質(zhì)內(nèi)的波長(zhǎng)2Λsinf

=λVolumeHologram：Reconstruction5BraggCondition

布拉格條件sin

：光柵平面與照明光波之間的夾角.當(dāng)用原參考光再現(xiàn)時(shí)，=。由于sin,布拉格條件自動(dòng)得到滿足.平行的光柵平面反射入射波.由幾何關(guān)系顯見(jiàn)，反射波是物波的延伸，再現(xiàn)成功。Lfxz2qBraggCondition

布拉格條件sin6BraggSelectivity

體積全息圖的布拉格選擇性設(shè)體光柵為純位相型,則光柵的衍射效率為:

其中光柵的耦合強(qiáng)度、布拉格失配參量分別為：

=Ksin(0)

K2/4n0

余弦型折射率變化的調(diào)制度位相失配量P230耦合波理論的結(jié)果：BraggSelectivity

體積全息圖的布拉格選擇7

典型的布拉格選擇曲線

=Ksin(0)

K2/4n0

典型的布拉格選擇曲線=Ksin(0)8§5-5體積全息圖

最簡(jiǎn)單的反射型體全息圖單光束入射光記錄介質(zhì)被攝物體（高反射率）§5-5體積全息圖

最簡(jiǎn)單的反射型體全息圖單光束入射光記9電控全息WDM波分復(fù)用器光開(kāi)關(guān)l1

得到有效的衍射

l1

&

l2

都通過(guò)l2

不受障礙地通過(guò)輸入l1,l2如果光柵強(qiáng)度與外加直流電場(chǎng)有關(guān)...§5-5體積全息圖應(yīng)用例電控全息WDM波分復(fù)用器光開(kāi)關(guān)l1得到有效的衍射l1&10體全息存儲(chǔ)數(shù)據(jù)讀取數(shù)據(jù)寫入體全息存儲(chǔ)數(shù)據(jù)讀取數(shù)據(jù)寫入11體全息存儲(chǔ):由于充分發(fā)揮了體全息存儲(chǔ)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，以單片介質(zhì)中存儲(chǔ)1Tb容量為標(biāo)志的超高密度、超大容量、非易失性的光學(xué)信息存儲(chǔ)，有望通過(guò)具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的光折變晶體盤式全息存儲(chǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)。體全息存儲(chǔ):由于充分發(fā)揮了體全息存儲(chǔ)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，以單片介質(zhì)中12小型化、高性能的盤式全息存儲(chǔ)光學(xué)系統(tǒng)緊湊的、光程均衡的雙光干涉寫入系統(tǒng)小型化、高性能的盤式全息存儲(chǔ)光學(xué)系統(tǒng)緊湊的、光程均衡的雙光13RainbowHologram

彩虹全息圖全息圖通過(guò)一狹縫記錄，在觀察再現(xiàn)像時(shí)，仿佛也是通過(guò)狹縫去看。如果再現(xiàn)波長(zhǎng)不同于記錄波長(zhǎng)，由于引入了放大效應(yīng)，再現(xiàn)出的波就顯得好像是來(lái)自一個(gè)位移了的縫。#可以白光再現(xiàn)的另一種全息圖如果用白光再現(xiàn)，再現(xiàn)出的波好像是通過(guò)許多位移了的縫看到的物體，每個(gè)縫的像有不同的波長(zhǎng)（顏色）。總的結(jié)果是通過(guò)許多平行狹縫看到的彩虹像。每個(gè)縫顯示的物體在縫的方向有視差，但在與縫正交的方向沒(méi)有視差。彩虹全息圖用于顯示，在商業(yè)上有很多應(yīng)用。RainbowHologram

彩虹全息圖全息圖通過(guò)一狹縫14制作菲涅耳全息圖H1R1激光H1記錄R1為平行參考光第一步Two-StepRainbowHolography

二步彩虹全息制作菲涅耳全息圖H1R1激光H1記錄R1為第一15以H1的共軛實(shí)像為“物”，通過(guò)狹縫S記錄彩虹全息圖H2SR2R1*H1H2記錄第二步制作彩虹全息圖H2O’再現(xiàn)Two-StepRainbowHolography

二步彩虹全息O’以H1的共軛實(shí)像為“物”，SR2R1*H1H2記錄第二16S’H2R2*(單色光）再現(xiàn)用單色光再現(xiàn)（共軛光）Two-StepRainbowHolography

二步彩虹全息在觀察再現(xiàn)像時(shí)，仿佛也是通過(guò)狹縫去看。S’H2R2*(單色光）再現(xiàn)用單色光再現(xiàn)（共軛光17用白光再現(xiàn)（共軛光）再現(xiàn)Two-StepRainbowHolography

二步彩虹全息H2R2*(白光)藍(lán)綠紅狹縫像彩虹像黃紫用白光再現(xiàn)（共軛光）再現(xiàn)Two-StepRain18白光顯示全息白光顯示全息19激光全息技術(shù)應(yīng)用

全息顯示（文物，人像，標(biāo)本，防偽，集郵…）

全息存儲(chǔ)（高密度信息存儲(chǔ)………….）

全息元件（光波變換元件，分色元件……） 應(yīng)用：光電信息處理，光通信，光交換，光計(jì)算...

全息干涉計(jì)量(全息無(wú)損檢驗(yàn)……....)

激光全息技術(shù)應(yīng)用20基本概念全息圖,原始像,共軛像,菲涅耳全息圖,傅里葉變換全息圖,體積全息圖，全息光柵，全息透鏡綜合能力：全息圖的記錄與再現(xiàn)記錄：關(guān)鍵是正確寫出物光O和參考光R的復(fù)振幅表達(dá)式；二者干涉后形成全息圖的復(fù)振幅透過(guò)率正比于(O+R)(O*+R*)。展開(kāi)后有4項(xiàng),我們關(guān)注的是其中的2項(xiàng)：R*O和RO*；再現(xiàn)涉及全息透鏡的問(wèn)題，設(shè)再現(xiàn)的照明光為垂直入射的平面波，直接考察R*O和RO*；如果涉及變波長(zhǎng)使用的問(wèn)題，即記錄時(shí)的波數(shù)為k0,再現(xiàn)時(shí)的波數(shù)為k1，要將再現(xiàn)像的位相函數(shù)由exp[jk0(…)]的形式改寫成exp[jk1(…)]的形式。本章要點(diǎn)基本概念本章要點(diǎn)21§5-5體積全息圖要求記錄介質(zhì)的厚度滿足關(guān)系式：當(dāng)用于全息記錄的介質(zhì)足夠厚時(shí)，它在物光和參考光的干涉場(chǎng)中將記錄到明暗相間的三維空間曲面族，形成體積全息圖。記錄介質(zhì)的折射率記錄波長(zhǎng)干涉條紋周期這種全息圖在再現(xiàn)過(guò)程中將主要顯示出體效應(yīng)，與平面全息圖有很大差別。hq/2d§5-5體積全息圖要求記錄介質(zhì)的厚度滿足關(guān)系式：22OzRqq1xq2Lkgddkrko.VolumeHolography：Recording

體積全息圖：記錄在相對(duì)厚的介質(zhì)中記錄的全息圖簡(jiǎn)單情形:物波和參考波是波矢量為ko和kr的平面波,記錄介質(zhì)的前后兩表面是z=0和z=d干涉圖樣是x,y和z的函數(shù)：I(x,y,z)=|Ir1/2exp(j

kr.r)+Io1/2exp(j

ko.r)|2這是一個(gè)周期為kg的正弦型圖樣，形成等間距的平面族結(jié)構(gòu),其等強(qiáng)度面垂直于光柵矢量kg。用感光材料將干涉圖樣記錄下來(lái)成為厚衍射光柵,或體全息圖。=Ir+Io+

2(IrIo)?=Ir+Io+

2(IrIo)1/2式中.OzRqq1xq2Lkgddkrko.VolumeHol231、體全息圖的記錄與再現(xiàn)體光柵的條紋面應(yīng)平行于R和O兩光夾角的角平分線，它與兩束光的夾角θ應(yīng)滿足關(guān)系式θ=(θ1-θ2)/2參考光在介質(zhì)內(nèi)的入射角物光在介質(zhì)內(nèi)的入射角體光柵常數(shù)Λ滿足關(guān)系式：2Λsinθ=λ記錄光波在介質(zhì)內(nèi)的波長(zhǎng)記錄光與條紋平面的夾角OzRqq1xq2Lkgdd1、體全息圖的記錄與再現(xiàn)體光柵的條紋面應(yīng)平行于R和O兩光夾角24VolumeHologram：Example

體積全息圖：例參考波指向z方向，而物波與z軸夾角為2dxzl2qLqqkrkokgkg=2ksinVolumeHologram：Example

體積全息圖25VolumeHologram：Reconstruction

體積全息圖：再現(xiàn)參考波照明全息圖，被厚全息圖布拉格反射再現(xiàn)出物波Lf再現(xiàn)時(shí)，把條紋面看作反射鏡面，則只有當(dāng)相鄰條紋面的反射光均滿足同相相加的條件（光程差等于一個(gè)波長(zhǎng)）時(shí)，才能使衍射光達(dá)到極強(qiáng)——布拉格條件。布拉格條件再現(xiàn)光與條紋平面的夾角再現(xiàn)光在介質(zhì)內(nèi)的波長(zhǎng)2Λsinf

=λVolumeHologram：Reconstruction26BraggCondition

布拉格條件sin

：光柵平面與照明光波之間的夾角.當(dāng)用原參考光再現(xiàn)時(shí)，=。由于sin,布拉格條件自動(dòng)得到滿足.平行的光柵平面反射入射波.由幾何關(guān)系顯見(jiàn)，反射波是物波的延伸，再現(xiàn)成功。Lfxz2qBraggCondition

布拉格條件sin27BraggSelectivity

體積全息圖的布拉格選擇性設(shè)體光柵為純位相型,則光柵的衍射效率為:

其中光柵的耦合強(qiáng)度、布拉格失配參量分別為：

=Ksin(0)

K2/4n0

余弦型折射率變化的調(diào)制度位相失配量P230耦合波理論的結(jié)果：BraggSelectivity

體積全息圖的布拉格選擇28

典型的布拉格選擇曲線

=Ksin(0)

K2/4n0

典型的布拉格選擇曲線=Ksin(0)29§5-5體積全息圖

最簡(jiǎn)單的反射型體全息圖單光束入射光記錄介質(zhì)被攝物體（高反射率）§5-5體積全息圖

最簡(jiǎn)單的反射型體全息圖單光束入射光記30電控全息WDM波分復(fù)用器光開(kāi)關(guān)l1

得到有效的衍射

l1

&

l2

都通過(guò)l2

不受障礙地通過(guò)輸入l1,l2如果光柵強(qiáng)度與外加直流電場(chǎng)有關(guān)...§5-5體積全息圖應(yīng)用例電控全息WDM波分復(fù)用器光開(kāi)關(guān)l1得到有效的衍射l1&31體全息存儲(chǔ)數(shù)據(jù)讀取數(shù)據(jù)寫入體全息存儲(chǔ)數(shù)據(jù)讀取數(shù)據(jù)寫入32體全息存儲(chǔ):由于充分發(fā)揮了體全息存儲(chǔ)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，以單片介質(zhì)中存儲(chǔ)1Tb容量為標(biāo)志的超高密度、超大容量、非易失性的光學(xué)信息存儲(chǔ)，有望通過(guò)具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的光折變晶體盤式全息存儲(chǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)。體全息存儲(chǔ):由于充分發(fā)揮了體全息存儲(chǔ)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，以單片介質(zhì)中33小型化、高性能的盤式全息存儲(chǔ)光學(xué)系統(tǒng)緊湊的、光程均衡的雙光干涉寫入系統(tǒng)小型化、高性能的盤式全息存儲(chǔ)光學(xué)系統(tǒng)緊湊的、光程均衡的雙光34RainbowHologram

彩虹全息圖全息圖通過(guò)一狹縫記錄，在觀察再現(xiàn)像時(shí)，仿佛也是通過(guò)狹縫去看。如果再現(xiàn)波長(zhǎng)不同于記錄波長(zhǎng)，由于引入了放大效應(yīng)，再現(xiàn)出的波就顯得好像是來(lái)自一個(gè)位移了的縫。#可以白光再現(xiàn)的另一種全息圖如果用白光再現(xiàn)，再現(xiàn)出的波好像是通過(guò)許多位移了的縫看到的物體，每個(gè)縫的像有不同的波長(zhǎng)（顏色）。總的結(jié)果是通過(guò)許多平行狹縫看到的彩虹像。每個(gè)縫顯示的物體在縫的方向有視差，但在與縫正交的方向沒(méi)有視差。彩虹全息圖用于顯示，在商業(yè)上有很多應(yīng)用。RainbowHologram

彩虹全息圖全息圖通過(guò)一狹縫35制作菲涅耳全息圖H1R1激光H1記錄R1為平行參考光第一步Two-StepRainbowHolography

二步彩虹全息制作菲涅耳全息圖H1R1激光H1記錄R1為第一36以H1的共軛實(shí)像為“物”，通過(guò)狹縫S記錄彩虹全息圖H2SR2R1*H1H2記錄第二步制作彩虹全息圖H2O’再現(xiàn)Two-StepRainbowHolography

二步彩虹全息O’以H1的共軛實(shí)像為“物”，SR2R1*H1H2記錄第二37S’H2R2*(單色光）再現(xiàn)用單色光再現(xiàn)（共軛光）Two-StepRainbowHolog