你真的知道全息术什么意思吗?可千万别用错了( 二 )


你真的知道全息术什么意思吗?可千万别用错了
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图2:光学全息术的记录与重建过程
数字全息术的定义
简易版:光学全息术这个“窗口” , 制作起来十分复杂 , 工艺比较繁琐 , 并且一旦制作成功 , 我们通过这个“窗口”所能看到的3D物体影像就被固定了 , 无法变化 , 因此 , 光学全息术就像一个静止的3D世界的窗 。而数字全息术得益于计算机的发展 , 使得“窗口”的制作不再复杂 , 并且“窗口”外的3D世界也能够发生变化 , 一切变得生动起来 。
专业版:在数字全息术中 , 被记录信息以数字格式储存在计算机中 。记录过程利用波阵面与数码相机或传感器上的参考波进行干涉 , 然后将波阵面的信息储存在相机或计算机中 。记录过程的基本要求是 , 相机的像素必须足够小 。如下图所示 , 被记录物体被相干光照亮 , 并与数字传感器上的参考光波混合 , 由此生成的干涉图样被计算机记录下来 。在重建过程 , 有两种选择 。最常见的是 , 利用衍射和传播方程对记录的全息面进行计算分析 , 可以将波阵面传播到虚拟空间的任何平面;然后 , 该平面的强度信息可以出现在显示器上 。通过这种方式 , 可以对重建的图像进行电子扫描并逐面显示 。
其实 , 数字全息术可能近期是发展最快的全息术类型 , 每年有100多篇新成果发表 。这可能是由于数字全息不需要昂贵的激光器、光学设备 , 所需要的只是一台相对便宜的计算机 。该技术使得全息计算的速度和成本比任何人想象的都要低 。在科学和医学领域 , 数字全息术正在彻底改变显微镜 。

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图3:数字全息术的记录与重建过程全息术的一般且全面的定义
目前全息术的类型很多 , 为了找到一个正确的且可用的最佳定义 , James D. Trolinger广泛征求了很多同行的意见 。在这些意见中 , 几乎每个人都有自己不同的定义 , 虽然很多都有失偏颇或不够全面 , 具有很大的局限性 , 但大多数的意见都被作者采纳并汇总在这篇文章中 。从这些五花八门的定义中可以看出 , 目前想要在领域内对全息术的最佳定义达成一个普遍的共识是一个巨大的挑战 。近期James D. Trolinger还参加了一个全息领域内专家的研讨会 , 依旧难以得出全息术统一的定义 。即便如此 , James D. Trolinger认为 , 如果存在一个正确的且可用的全息术的最佳定义 , 那么这个定义应该包含以下几种特征:
全息术包含记录和重建两个过程 , 其中记录过程能够捕获并保存某种波(包括光波、声波、雷达波、微波和x射线波)所需的所有信息(例如振幅和相位) , 重建过程能够准确复制并重构原始波的传播 。
当一个物体的图像是利用全息术重建出来时 , 它看起来是具有3D效果的 。此外 , 如果这个物体本身具有一定的深度 , 那么我们可以观察到它的图像的侧面 , 且图像存在视差 。
全息术并不仅仅适用于存储和显示3D图像 。
全息术本身并不是图像 , 图像也不是全息图 。
时变波的实时全息术可以对变化的波或者共轭波进行连续的记录和重建 。
并非所有的全息术都是记录在照片或者感光材料上 。
全息术的记录材料并不受限 , 许多不同的材料都可以使记录的信息储存足够长的时间 。只要可以通过这种材料记录并重建出原始波 , 都可以作为全息术的记录材料 。