光学滤波与体全息光存储实验报告(共11页).docx

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光学滤波与体全息光存储实验报告
实验rier变换谱面全息存储结构是一个典型的4-f系统，如图4所示，物体位于Fourier变换透镜前焦面，在后焦面记录全息图。再现时探测器放置于逆Fourier变换透镜的后焦面，再现像与物图像的比例取决于两个透镜的焦距。
图4 傅里叶变换谱面全息记录结构
实验仪器
MGL－Ⅱ100mw，532nm绿激光器
2套：显微物镜＋针孔＋小孔光阑＋准直透镜
2个：Fourier透镜(焦距范围为150mm～200mm,)
物1：空间光调制器(1024x768)＋PC电脑
物2：鉴别率板一块
物3：透明胶片，棋盘格图样
探测器：CCD探测器(800x600)＋PC电脑
记录材料：铌酸锂（LiNbO3）晶体
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偏振片2个
532nm波长半波片2个
衰减器两片
连续衰减器1个
光阑若干个
滤波器：光阑、狭缝、透明胶片、大头针、黑纸等
反射镜3个
升降台、旋转台、档板、黑白屏若干
532nm偏振分光棱镜[1]（PBS）1块
激光器
激光器电源
物镜2
针孔
准直镜2
PBS
物镜1
准直镜1
电脑1
电脑2
晶体
CCD
IFT
FT
SLM
f
1
f
1
f
2
f
2
反射镜1
反射镜2
1
2
1/2波片
（
）
衰减器
1/2波片
实验方案
图5 实验系统图
实验系统置于光学平台上，原理示意图如图6所示。光源为MGL-Ⅲ型全固态激光器，波长532nm，输出功率200mW。激光器发出的光束由衰减器衰减后，通过一块1/2波片，再经偏振分光棱镜（PBS）分为两路线偏振光：
①反射光束1（参考光束，偏振方向垂直于光学平台）经反射镜1反射偏转90°，经物镜1和准直镜1组成的望远系统扩束后，由反射镜2反射再偏转90°，射向记录晶体（掺铁铌酸锂（LiNbO3）晶体）。
②透射光束2（物信号光，偏振方向平行于光学平台）经过物镜2和准直镜2组成的望远系统扩束，其中在物镜2的焦点处安装一个直径10μm的针孔滤波器，以消除衍射带来的光场强度不均匀。扩束后的准直光，经过光轴与实验平台呈45°角的1/2波片后，其偏振方向偏转90°，由平行于光学平台改为垂直，从而与参考光束一致，以满足干涉条件。此光束照射空间光调制器（SLM），SLM是一个1024×768象素的透射
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型小液晶显示屏，可实时显示电脑1传来的屏幕图像。SLM与傅立叶变换透镜FT、记录晶体、逆傅立叶变换物镜IFT、CCD摄像头共同组成一个4f系统，彼此间距分别为FT的焦距f1和IFT的焦距f2。经空间光调制器调制后的物信号光束2与参考光束1在铌酸锂晶体中交汇，形成干涉条纹，干涉条纹就记录于晶体中。掺铁铌酸锂（LiNbO3:Fe）光折变晶体作为全息干涉条纹的记录材料，使用时要求晶体C轴方向与两相干光束成45°角，以获得最佳记录效果。
实验内容及条件步骤
实验内容
光学信息处理实验：
完成实验系统的搭建，经教师检查无误后，将三种成像物体1）鉴别率板、2）透明胶片、3）空间光调制器分别置于Fourier透镜的前焦面，用白屏接收，在物光4f光路完成3种物图像的频谱和再现，记录并比较各种频谱的特征。
通过电脑向空间光调制器输入各种图形，观察其菲涅耳与夫琅和费衍射图样的特征，了解衍射频谱分布与成像图形之间的联系。
采用滤波器，对频谱进行各种滤波，分析记录滤波后的再现图像特征，可以用白屏、CCD或远场墙面。
用CCD分别采集三种物体1）鉴别率板、2）透明胶片、3）空间光调制器的像、谱及滤波后的图（并注明用的什么滤波器），存为图像文件。
体全息图像存储及复用实验：
体全息图像存储实验：调整好CCD接收光路，加入参考光，将晶体放置到干涉光路中，将鉴别率板图像记录到晶体中。静置一段时间后，用黑屏遮挡参考光束，通过CCD观察晶体中是否记录了图像。如果记录了一幅图像，然后进行角度复用实验：在同一位置旋转晶体至衍射的记录图像消失，再记录第二幅图像。记录角度