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Laser Hologram

Laser Hologram. 激光全息. PART1 ：激光相关知识. 激光简介 激光的应用 . PART2 ：全息照相实验. 实验原理 参考光路 实验过程. 一、 . 激光简介 . LASER ( L ight A mplification by S timulated E mission of R adiation) ---- 辐射的受激发射的光放大. 激光是 20 世纪的四项重大的发明之一. Einstein 受激辐射.

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Presentation Transcript

  1. Laser Hologram 激光全息

  2. PART1：激光相关知识 • 激光简介 • 激光的应用 PART2：全息照相实验 • 实验原理 • 参考光路 • 实验过程

  3. 一、.激光简介 • LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) ----辐射的受激发射的光放大 • 激光是20世纪的四项重大的发明之一

  4. Einstein受激辐射 • 处于激发态的原子，在外来光子的影响下，引起从高能态向低能态的跃迁，并把两个状态之间的能量差以辐射光子的形式发射出去的过程——受激辐射。 • 其中B21称为受激辐射爱因斯坦系数。

  5. h 21  = - h E E 21 2 1 • 注意： • ① 只有当外来光子的能量 正好满足关系式 时，才能引起受激辐射。 • ② 受激辐射发出来的光子与外来光子具有相同的频率、相同的发射方向、相同的偏振态和相同的相位。

  6. 粒子数反转 • 光放大与粒子数反转 • 能实现粒子数反转的物质 • 二能级物质不能实现粒子数反转，三能级系统实现粒子数反转有可能，四能级系统实现粒子数反转。

  7. 1：激光的发展史 • 1958年，贝尔实验室的汤斯和肖洛发表了关于激光器的经典论文，奠定了激光发展的基础。 • 1960年，美国加利福尼亚州休斯航空公司实验室的研究员梅曼发明了世界上第一台红宝石激光器。 • 1965年，第一台可产生大功率激光的器件--二氧化碳激光器诞生。 • 1967年，第一台Ｘ射线激光器研制成功。

  8. 2：激光的特性 • 方向性好 • 亮度高 • 单色性好 • 相干性好 光子的高简并度包括了上述四特性

  9. 方向性好

  10. 单色性好

  11. 高亮度

  12. 激 光 的 空 间 相 干 性

  13. 激光的时间相干性

  14. 二：激光的应用 • 由于激光具有方向性好、亮度高、单色性好、相干性好等特点而在许多领域得到广泛应用： 1：军事2：信息技术---全息照相与光存储中 3：光通信4：医学 5：工业加工 6：物理、化学、生物的应用 7：科学研究：激光冷冻原子与原子钟、激光引发核聚变

  15. 1：激光在军事上的应用 -----激光武器

  16. 激光武器的杀伤机理 • 一是烧蚀效应-局部高温 • 二是激波效应- • 三是辐射效应-强电磁场

  17. 激光武器的优点 • 1．无需进行弹道计算 • 2．无后座 • 3．操作简便，机动灵活，使用范围广 • 4．无放射性污染，性价比高

  18. 形形色色的激光武器 • 激光枪

  19. 形形色色的激光武器 • 舰载激光武器

  20. 形形色色的激光武器 • 机载激光武器

  21. 2 激光用于通讯

  22. 光通信原理示意图

  23. 光纤通讯

  24. 光通信用的激光器差不多全部是半导体激光器，只有少量的CATV系统采用1310纳米或1550纳米LD泵浦固体激光器。光通信用的激光器差不多全部是半导体激光器，只有少量的CATV系统采用1310纳米或1550纳米LD泵浦固体激光器。 • 通信用的激光器主要有两类：光纤放大器用的泵浦光源和发射机用的信号光源。 • 应用于自由空间光通信（FSO）的激光器有850nm和1550nm两种

  25. 自由空间光通信（FSO） • 用小功率红外激光束在大气中传送光信号的通信系统，即以大气为媒介的激光通信系统 • 两种工作波长：850纳米 1550纳米 • 850纳米设备便宜，应用于传输距离短的场合 • 1550纳米红外光波可被视角膜吸收，照不到视网膜，可增大传输功率，适用于传输距离远的场合

  26. 自由空间光通信（FSO）的优点 • 1）快速链路部署—无需埋设光纤等待手续 • 2）无需频谱许可证 • 3）带宽高—支持150mb/s到10Gb/s的传输速率，传输距离2-4公里 • 4）安全保密性强 • 5）协议透明 • 6）成本低—是光纤到楼的1/10到1/3 7）便携性

  27. 光通信用的激光器差不多全部是半导体激光器，只有少量的CATV系统采用1310纳米或1550纳米LD泵浦固体激光器。光通信用的激光器差不多全部是半导体激光器，只有少量的CATV系统采用1310纳米或1550纳米LD泵浦固体激光器。 • 通信用的激光器主要有两类：光纤放大器用的泵浦光源和发射机用的信号光源。 • 应用于自由空间光通信（FSO）的激光器有850nm和1550nm两种

  28. 3 激光在信息技术领域的应用 • 全息照相 • 光存储 • 大屏幕显示

  29. （1）全息照相 • 既能记录光波 振幅的信息，又能 记录光波相位信息 的摄影. • 基本原理 （双光束干涉）

  30. 全息照相的摄制与再现装置

  31. 激光束用分光镜一分为二，其中一束照到被拍摄的景物上，反射光束照射在胶片上，称为物光束 ；另一束直接照到感光胶片即全息干板上，称为参考光束。当两束光程适当，在胶片上形成干涉，就完成了全息照相的摄制过程 • 全息照片和普通照片截然不同

  32. 全息照相的特点 • ⒈ 它是一个十分逼真的立体像。它和观察到的实物完全一样，具有相同的视觉效应。 • ⒉ 可以把全息照片分成若干小块，每一块都可以完整地再现原来的物像（孙悟空似的分身术）。 • ⒊ 同一张底片上，经过多次曝光后，可以重叠许多像，而且每一个像又能不受其他像的干扰而单独地显示出来，即一张底板能同时记录许多景物。 • ⒋ 全息照片易于复制。 普通光再现、彩色立体电视、彩色立体电影等。

  33. 全息照相的一些应用 • 全息干涉测量 • 全息显微术 • 全息技术在海洋学中的应用 • 全息照相制作光学元件 • 全息防伪技术

  34. 英女王的全息照片

  35. 全息再现用于艺术创作

  36. 多路合成角度全息用于艺术品展示

  37. 全息激光防伪标签，已经是一个很大的产业

  38. （2）激光全息存储 • 利用激光干涉原理将图文等信息记录在感光介质上的大容量信息存储技术 通过将缩微胶片上的影像转变为光信息，然后制出存储密度更大的全息图 全息图是由干涉条纹组成的影像，该条纹记录了入射光线的全部信息—振幅和相位 阅读还原时，需在激光照射下利 • 用条纹影像的衍射原理使其再现

  39. 激光全息存储的优点 • 信息存储容量大---可达1Tb/cm3 • 记录速度快 • 记录信息不易丢失---寿命可达数百年 • 便于长期保存---每一碎片都包含完整信息 便于拷贝、复制

  40. 体全息信息存储

  41. 体全息信息存储原理

  42. （3）DPL大屏幕显示 • 采用二极管泵浦的固体激光器， 倍频输出红绿蓝三基色的 激光全色显示具有色彩十分丰富多彩，亮度高、 清晰度高等优点预计未来10年内在计算机投影仪、 大屏幕高清晰显示和数字电视 方面得到广泛应用

  43. RGB TV SET

  44. Diode Pumped Laser 转换产生 RGB

  45. Diode Pumped MicroLaser

  46. DPL Projection TV

  47. 激光全息照相实验

  48. 全息照相基本原理

  49. 全息技术的应用 内容提要 全息照相概述 全息照相的拍摄原理 全息照相的观察原理 全息照相的特点

  50. 全息照相概述 • 全息照相原理是1948年Dennis Gabor 为了提高电子显微镜的分辨本领而提出的。“全息”是指物体发出的光波的全部信息：既包括振幅或强度，也包括相位。 • 照相技术是利用了光能引起感光乳胶发生化学变化的原理，变化的强度随入射光强的增大而增大。普通照相使用透镜成像原理，底片上化学反应的强度直接由物体各处的明暗决定，即由入射光波的强度决定。而全息照相不但记录了入射光波的强度，也记录了入射光波的相位。 • 所谓全息照片就是一种记录被摄物体反射（或透射）光波中全部信息的先进照相技术。全息照片不用一般的照相机，而要用一台激光器。激光束用分光镜一分为二，其中一束照到被拍摄的景物上。另一束直接照到感光胶片即全息干板上。当光束被物体反射后，其反射光束也照射在胶片上，就完成了全息照相的摄制过程

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