相位全息圖
關注創建者：320科技工作室 創建時間：2023-07-22
相位全息圖的實例教程
全息技術的不斷發展使社會步入了一個發展迅速的新領域，由于三維顯示技術可以使觀察者更容易接受，其發展速度十分迅速，基于計算全息的三維全息圖的設計方法有很多種，其中層析法的設計最為流行，可以利用計算機模擬所需的三維物體，通過算法的不斷迭代優化計算出所需的全息圖。
如圖選用目標圖像為三維物體的小火車，對其進行三維相位型全息圖的設計，目標圖像分為強度圖與深度圖，深度圖是根據3Dmax軟件對其進行渲染得到的，因此深度圖也就代表了火車在空間的深度信息；強度圖也就代表了其強度信息。
（a）強度圖 （b）深度圖
圖1 目標圖像
定義再現距離為300mm，目標圖像的深度為30mm，因此總體深度范圍為300-330mm，根據灰度值對其進行劃分，總共劃分為256層。具體程序設計步驟為：
1.初始參數定義：波長、像元大小與尺寸、目標圖像、填充比例等。
2.利用“im2double”與“imread”函數讀入強度圖與深度圖，然后對深度圖進行處理，采用均值劃分將其按照目標圖像的深度信息對其進行深度劃分。
3.采用優化算法進行迭代設計計算，優化算法也就是所采用的的菲涅爾正逆衍射、傅里葉正逆衍射、角譜正逆衍射（即自定義函數“Fresnel”、“Fourier”、“Angular spectrum”）不斷優化全息面的復振幅分布。
4.對最終優化結果全息面的復振幅分布進行編碼，編碼采用我們自己定義的編碼方式。
5.采用“imwrite”函數進行保存全息圖。
計算得到的相位全息圖如下圖2所示。
圖2 相位全息圖
然后我們對其進行模擬再現，再現即選用上述迭代運算第3步的單次計算公式，導入設計好的計算全息圖，通過改變不同的再現距離即可。選用步長為5mm再現結果如下圖3所示。
展開 超全息圖
□ 傳統的相位全息圖通過在透明基底上刻蝕不同的深度來實現相位輪廓，這通常只適用于近軸情況。
□ 這種相位輪廓也可以通過具有空間變化的納米尺度構建模塊的超表面來實現。
□ 使用超表面構建模塊，可以以一種直接的方式設計高數值孔徑全息圖。
納米片（Nanofin）構建模塊
□ Nanofin結構的工作原理是基于雙折射原理。它的相位操縱是通過單個Nanofin的旋轉來實現的。
□ 為了實現其作為半波片的功能，必須仔細優化Nanofin的結構參數。
□ 由于雙折射特性，以Nanofin為構建模塊的超透鏡具有偏振敏感性。
納米柱（Nanopillar）構建模塊
□ 由高折射率材料制成的旋轉對稱Nanopillar是另一種常見的超表面構建模塊。
□ 通過調整Nanopillar的直徑，實現了Nanopillar的相位控制。
□ 由于納米柱結構的旋轉對稱性，用納米柱結構構建的超透鏡對偏振不敏感。
展開 超全息圖
? 傳統的相位全息圖通過在透明基底上刻蝕不同的深度來實現相位輪廓，這通常只適用于近軸情況。
? 這種相位輪廓也可以通過具有空間變化的納米尺度構建模塊的超表面來實現。
? 使用超表面構建模塊，可以以一種直接的方式設計高數值孔徑全息圖。
納米片（Nanofin）構建模塊
? Nanofin結構的工作原理是基于雙折射原理。它的相位操縱是通過單個Nanofin的旋轉來實現的。
? 為了實現其作為半波片的功能，必須仔細優化Nanofin的結構參數。
? 由于雙折射特性，以Nanofin為構建模塊的超透鏡具有偏振敏感性。
納米柱（Nanopillar）構建模塊
? 由高折射率材料制成的旋轉對稱Nanopillar是另一種常見的超表面構建模塊。
? 通過調整Nanopillar的直徑，實現了Nanopillar的相位控制。
? 由于納米柱結構的旋轉對稱性，用納米柱結構構建的超透鏡對偏振不敏感。
展開 超全息圖
? 傳統的相位全息圖通過在透明基底上刻蝕不同的深度來實現相位輪廓，這通常只適用于近軸情況。
? 這種相位輪廓也可以通過具有空間變化的納米尺度構建模塊的超表面來實現。
? 使用超表面構建模塊，可以以一種直接的方式設計高數值孔徑全息圖。
納米片（Nanofin）構建模塊
? Nanofin結構的工作原理是基于雙折射原理。它的相位操縱是通過單個Nanofin的旋轉來實現的。
? 為了實現其作為半波片的功能，必須仔細優化Nanofin的結構參數。
? 由于雙折射特性，以Nanofin為構建模塊的超透鏡具有偏振敏感性。
納米柱（Nanopillar）構建模塊
? 由高折射率材料制成的旋轉對稱Nanopillar是另一種常見的超表面構建模塊。
? 通過調整Nanopillar的直徑，實現了Nanopillar的相位控制。
? 由于納米柱結構的旋轉對稱性，用納米柱結構構建的超透鏡對偏振不敏感。
展開 概述
全息圖能夠通過兩束相干光相干疊加獲得。用其中一束光照射生成的全息圖就可以得到另一束相干光，這樣全息圖就可以用作加密/解密的裝置了。
系統描述
在本例中一個復雜的隨機圖樣作為參考光源，用來恢復全息圖樣對應的物光源。加密過程中，讓兩束光干涉疊加得到干涉圖樣，并用膠片或者光刻膠記錄下來，得到一個全息圖；解密時，只使用復雜的隨機圖樣照射前面形成的全息圖就可以獲得物光源信息。
圖1是加密過程示意圖，在遠場區兩束光相干涉得到干涉圖樣，對于一個復雜的隨機參考光源，任意選擇一個物光源全息圖樣都會非常的復雜。僅僅依靠全息圖是很難確定物光源的，只有使用同一個隨機光源才能對其恢復，圖2給出了解密過程示意圖。通過遮擋板將恢復出的部分分量遮擋就可以濾除不必要的成分，如圖3所示。
圖1 加密過程結構示意圖
圖2 解密過程結構示意圖
圖3 解密過程中去除不需要的成分
模擬結果
圖4 初始待加密光束的光強分布（復雜光束）
圖5 點光源和圖4所示復雜光束干涉形成的全息圖樣
圖6 解密過程中透鏡焦平面上不加遮擋板時的光強分布
圖7 解密過程中透鏡焦平面上引入遮擋板后的光強分布
圖8解密過程重建后的復雜光強分布，是初始分布（圖4）的完美重現
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算法跑完了，相位圖也出來了，文件夾里安安靜靜躺著一張“看起來很像那么回事”的全息相位圖。這個時候，最讓人上頭的問題就來了——這張圖，真的能打嗎？
做DOE設計的人，大概率都經歷過這樣一個瞬間：
整個流程其實不復雜，總共可以分成五步，如圖2所示。
超全息圖
? 傳統的相位全息圖通過在透明基底上刻蝕不同的深度來實現相位輪廓，這通常只適用于近軸情況。
? 這種相位輪廓也可以通過具有空間變化的納米尺度構建模塊的超表面來實現。
? 使用超表面構建模塊，可以以一種直接的方式設計高數值孔徑全息圖。
納米片（Nanofin）構建模塊
? Nanofin結構的工作原理是基于雙折射原理。
圖1是加密過程示意圖，在遠場區兩束光相干涉得到干涉圖樣，對于一個復雜的隨機參考光源，任意選擇一個物光源全息圖樣都會非常的復雜。僅僅依靠全息圖是很難確定物光源的，只有使用同一個隨機光源才能對其恢復，圖2給出了解密過程示意圖。通過遮擋板將恢復出的部分分量遮擋就可以濾除不必要的成分，如圖3所示。
在本例中一個復雜的隨機圖樣作為參考光源，用來恢復全息圖樣對應的物光源
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概要
本文介紹了利用光學全息圖降低單透鏡像差的方法。在描述了表示全息圖構造光束的兩個 ZMX 文件之后，本文演示了如何在重現文件中設置 OFH。然后解釋了如何輕松地從重現文件中訪問任何結構造光束變量，以實現衍射受限單透鏡的設計。
簡介
光學全息圖 (OFH) 是OpticStudio中最通用的全息圖模型。這個模型需要使用兩個
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概要
在設計光學全息圖時，分析元件上的條紋頻率以確保可制造性是很重要的。本文提供了自定義分析，允許對序列全息圖 1、全息圖 2 和光學制造全息圖表面等類型進行此類研究。還提供了源代碼，用于演示如何通過 ZOS-API 創建自定義分析和準備設置對話框，用以開放用戶分析設置的自定義交互。
簡介
在 OpticStudio 序列模式中可用的工具允許通過兩束構建光的干涉來定義全息圖
GLAD：利用全息圖實現加密和解密11個月前
概述
全息圖能夠通過兩束相干光相干疊加獲得。用其中一束光照射生成的全息圖就可以得到另一束相干光，這樣全息圖就可以用作加密/解密的裝置了。
系統描述
在本例中一個復雜的隨機圖樣作為參考光源，用來恢復全息圖樣對應的物光源。加密過程中，讓兩束光干涉疊加得到干涉圖樣，并用膠片或者光刻膠記錄下來，得到一個全息圖；解密時，只使用復雜的隨機圖樣照射前面形成的全息圖就可以獲得物光源信息。
圖1是加密過程示意圖
超全息圖
□ 傳統的相位全息圖通過在透明基底上刻蝕不同的深度來實現相位輪廓，這通常只適用于近軸情況。
□ 這種相位輪廓也可以通過具有空間變化的納米尺度構建模塊的超表面來實現。
□ 使用超表面構建模塊，可以以一種直接的方式設計高數值孔徑全息圖。
納米片（Nanofin）構建模塊
□ Nanofin結構的工作原理是基于雙折射原理。
概述
全息圖能夠通過兩束相干光相干疊加獲得。用其中一束光照射生成的全息圖就可以得到另一束相干光，這樣全息圖就可以用作加密/解密的裝置了。
系統描述
在本例中一個復雜的隨機圖樣作為參考光源，用來恢復全息圖樣對應的物光源。加密過程中，讓兩束光干涉疊加得到干涉圖樣，并用膠片或者光刻膠記錄下來，得到一個全息圖；解密時，只使用復雜的隨機圖樣照射前面形成的全息圖就可以獲得物光源信息
超全息圖
? 傳統的相位全息圖通過在透明基底上刻蝕不同的深度來實現相位輪廓，這通常只適用于近軸情況。
? 這種相位輪廓也可以通過具有空間變化的納米尺度構建模塊的超表面來實現。
? 使用超表面構建模塊，可以以一種直接的方式設計高數值孔徑全息圖。
納米片（Nanofin）構建模塊
? Nanofin結構的工作原理是基于雙折射原理。
概述
全息圖能夠通過兩束相干光相干疊加獲得。用其中一束光照射生成的全息圖就可以得到另一束相干光，這樣全息圖就可以用作加密/解密的裝置了。
系統描述
在本例中一個復雜的隨機圖樣作為參考光源，用來恢復全息圖樣對應的物光源。加密過程中，讓兩束光干涉疊加得到干涉圖樣，并用膠片或者光刻膠記錄下來，得到一個全息圖；解密時，只使用復雜的隨機圖樣照射前面形成的全息圖就可以獲得物光源信息。圖1是加密過程示意圖
