探索计算全息：原理与发展历程

计算全息课件旨在帮助学习者深入了解计算机生成全息（Computer-Generated Holography, CGH）这一领域的原理和应用。本课程分为几个部分深入探讨： 1. **概述**： - 全息术起源于1948年Dennis Gabor提出的“波前重现”理论，他首次提出了利用干涉原理记录并再现三维物体的信息。全息技术随后经历了多个发展阶段，包括同轴全息（使用汞灯光源）、离轴全息（由Leith和Upatnieks在1962年引入，使用激光技术），以及反射式全息、彩虹全息和计算全息等。 2. **基本原理**： - 计算全息是全息技术的一种重要分支，其核心是通过数学方法处理和再现光波的位相信息，即将复数中的位相因子exp(jφ)转化为实数，以便于数字处理和存储。传统的全息术依赖于物理媒介（如照片底片）记录光的幅度和位相信息，而计算全息则通过计算机模拟这些过程。 3. **计算过程**： - 在计算全息中，对象光（Object Light, O(x,y)）和参考光（Reference Light, R(x,y)）的干涉被数字化，形成光场的幅度和位相数据。通过复数运算，合成出全息图（Hologram）。之后，这些数字数据可以被再现为三维图像，即使在没有原始物理全息片的情况下也能实现光学再现。 4. **光学再现**： - 光学再现是计算全息的关键步骤，它涉及到了解并解析全息图中的信息，然后用合适的光源和接收设备重建出与原始物体类似的立体图像。这可能包括激光再现、白光再现等技术，使得全息图的再现更为逼真和灵活。 5. **全息技术的发展阶段**： - 课程按照时间线介绍了全息技术的四个主要阶段：第一代全息使用汞灯光源和同轴记录；第二代引入激光技术和离轴全息；第三代实现了白光再现，提高了分辨率；第四代则进一步发展到白光记录和再现，展示了技术的持续进步。 6. **代表人物**： - 涉及到的科学家，如Dennis Gabor、E.Leith、Y.Denisyuk、J.Upatnieks、S.A.Benton和A.W.Lohmann，他们在全息技术的不同方面做出了关键贡献。 计算全息课件涵盖了全息术的基本概念、核心原理、发展历史以及关键技术，旨在提供一个系统的学习框架，使学员能够掌握这个前沿科技的基础知识和应用潜力。