體全息成像的案例
GLAD：體全息
概述
自從伽伯1948年提出全息術(shù)后，光學全息術(shù)已經(jīng)被廣泛用于三維光學成像領(lǐng)域。體全息成像技術(shù)是采用體全息光柵作為成像元件對物體進行三維成像的技術(shù)。
1990年,由Barbastathis和Brady提出體全息成像技術(shù)，采用體全息光柵作為選擇成像元件，對物體進行實時三維成像。與采用常規(guī)光學透鏡的成像系統(tǒng)相比，體全息成像技術(shù)僅利用一個厚型體全息圖(或稱為體全息光柵透鏡)作為對物場不同深度層進行選擇成像的衍射元件，可以使得三維物場信息按照光學斷層切片方式逐片地重構(gòu)成像，不同的斷層切片對應(yīng)于三維物空間上軸向的不同位置。因此，采用體全息成像方法既可以研究靜態(tài)物體的高度與外形輪廓的變化，以及半透明物體(具有一定的折射率和吸收系數(shù))的內(nèi)部變化，又可以研究散射微粒的空間動態(tài)物場分布。特別值得一提的是體全息成像系統(tǒng)還可以獲取光譜信息，即它能夠?qū)⑽矬w不同顏色的部分像彩虹一樣分開，因而還可以在像面不同位置處分別獲取待測物體的光譜信息。
系統(tǒng)描述
通過將干涉圖樣轉(zhuǎn)換為相位屏，GLAD能夠模擬體全息光柵。在本例中，兩束具有一定夾角的準直光束形成了干涉圖樣。該干涉圖樣對應(yīng)的強度分布被轉(zhuǎn)化為相位調(diào)制分布。從而用于模擬全息記錄介質(zhì)中形成的梯度折射率分布。體全息結(jié)構(gòu)一旦形成，就可以在傳輸過程中將一束入射光波逐漸轉(zhuǎn)換成形成體全息結(jié)構(gòu)的另一束光波。兩束光波之間的能量傳遞轉(zhuǎn)換效率與體全息結(jié)構(gòu)的厚度密切相關(guān)。若厚度很薄，則入射光波轉(zhuǎn)化為另一束的效率很低，隨著厚度逐漸增加，轉(zhuǎn)換效率也隨之增加。到某一厚度時轉(zhuǎn)換效率最大，入射光束完全轉(zhuǎn)換為另一束。但是隨著厚度的進一步增加，能量又會轉(zhuǎn)換回到入射光束。
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模擬結(jié)果
通過將干涉圖樣轉(zhuǎn)換為相位屏，GLAD能夠模擬體全息光柵。在本例中，兩束具有一定夾角的準直光束形成了干涉圖樣。該干涉圖樣對應(yīng)的強度分布被轉(zhuǎn)化為相位調(diào)制分布。從而用于模擬全息記錄介質(zhì)中形成的梯度折射率分布。體全息結(jié)構(gòu)一旦形成，就可以在傳輸過程中將一束入射光波逐漸轉(zhuǎn)換成形成體全息結(jié)構(gòu)的另一束光波。兩束光波之間的能量傳遞轉(zhuǎn)換效率與體全息結(jié)構(gòu)的厚度密切相關(guān)。若厚度很薄，則入射光波轉(zhuǎn)化為另一束的效率很低，隨著厚度逐漸增加，轉(zhuǎn)換效率也隨之增加。到某一厚度時轉(zhuǎn)換效率最大，入射光束完全轉(zhuǎn)換為另一束。但是隨著厚度的進一步增加，能量又會轉(zhuǎn)換回到入射光束。
系統(tǒng)描述
1990年,由Barbastathis和Brady提出體全息成像技術(shù)，采用體全息光柵作為選擇成像元件，對物體進行實時三維成像。與采用常規(guī)光學透鏡的成像系統(tǒng)相比，體全息成像技術(shù)僅利用一個厚型體全息圖(或稱為體全息光柵透鏡)作為對物場不同深度層進行選擇成像的衍射元件，可以使得三維物場信息按照光學斷層切片方式逐片地重構(gòu)成像，不同的斷層切片對應(yīng)于三維物空間上軸向的不同位置。因此，采用體全息成像方法既可以研究靜態(tài)物體的高度與外形輪廓的變化，以及半透明物體(具有一定的折射率和吸收系數(shù))的內(nèi)部變化，又可以研究散射微粒的空間動態(tài)物場分布。特別值得一提的是體全息成像系統(tǒng)還可以獲取光譜信息，即它能夠?qū)⑽矬w不同顏色的部分像彩虹一樣分開，因而還可以在像面不同位置處分別獲取待測物體的光譜信息。
自從伽伯1948年提出全息術(shù)后，光學全息術(shù)已經(jīng)被廣泛用于三維光學成像領(lǐng)域。體全息成像技術(shù)是采用體全息光柵作為成像元件對物體進行三維成像的技術(shù)。
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概述
自從伽伯1948年提出全息術(shù)后，光學全息術(shù)已經(jīng)被廣泛用于三維光學成像領(lǐng)域。體全息成像技術(shù)是采用體全息光柵作為成像元件對物體進行三維成像的技術(shù)。
1990年,由Barbastathis和Brady提出體全息成像技術(shù)，采用體全息光柵作為選擇成像元件，對物體進行實時三維成像。與采用常規(guī)光學透鏡的成像系統(tǒng)相比，體全息成像技術(shù)僅利用一個厚型體全息圖(或稱為體全息光柵透鏡)作為對物場不同深度層進行選擇成像的衍射元件，可以使得三維物場信息按照光學斷層切片方式逐片地重構(gòu)成像，不同的斷層切片對應(yīng)于三維物空間上軸向的不同位置。因此，采用體全息成像方法既可以研究靜態(tài)物體的高度與外形輪廓的變化，以及半透明物體(具有一定的折射率和吸收系數(shù))的內(nèi)部變化，又可以研究散射微粒的空間動態(tài)物場分布。特別值得一提的是體全息成像系統(tǒng)還可以獲取光譜信息，即它能夠?qū)⑽矬w不同顏色的部分像彩虹一樣分開，因而還可以在像面不同位置處分別獲取待測物體的光譜信息。
系統(tǒng)描述
通過將干涉圖樣轉(zhuǎn)換為相位屏，GLAD能夠模擬體全息光柵。在本例中，兩束具有一定夾角的準直光束形成了干涉圖樣。該干涉圖樣對應(yīng)的強度分布被轉(zhuǎn)化為相位調(diào)制分布。從而用于模擬全息記錄介質(zhì)中形成的梯度折射率分布。體全息結(jié)構(gòu)一旦形成，就可以在傳輸過程中將一束入射光波逐漸轉(zhuǎn)換成形成體全息結(jié)構(gòu)的另一束光波。兩束光波之間的能量傳遞轉(zhuǎn)換效率與體全息結(jié)構(gòu)的厚度密切相關(guān)。若厚度很薄，則入射光波轉(zhuǎn)化為另一束的效率很低，隨著厚度逐漸增加，轉(zhuǎn)換效率也隨之增加。到某一厚度時轉(zhuǎn)換效率最大，入射光束完全轉(zhuǎn)換為另一束。但是隨著厚度的進一步增加，能量又會轉(zhuǎn)換回到入射光束。
展開 GLAD應(yīng)用：體全息光柵模擬
模擬結(jié)果
通過將干涉圖樣轉(zhuǎn)換為相位屏，GLAD能夠模擬體全息光柵。在本例中，兩束具有一定夾角的準直光束形成了干涉圖樣。該干涉圖樣對應(yīng)的強度分布被轉(zhuǎn)化為相位調(diào)制分布。從而用于模擬全息記錄介質(zhì)中形成的梯度折射率分布。體全息結(jié)構(gòu)一旦形成，就可以在傳輸過程中將一束入射光波逐漸轉(zhuǎn)換成形成體全息結(jié)構(gòu)的另一束光波。兩束光波之間的能量傳遞轉(zhuǎn)換效率與體全息結(jié)構(gòu)的厚度密切相關(guān)。若厚度很薄，則入射光波轉(zhuǎn)化為另一束的效率很低，隨著厚度逐漸增加，轉(zhuǎn)換效率也隨之增加。到某一厚度時轉(zhuǎn)換效率最大，入射光束完全轉(zhuǎn)換為另一束。但是隨著厚度的進一步增加，能量又會轉(zhuǎn)換回到入射光束。
系統(tǒng)描述
1990年,由Barbastathis和Brady提出體全息成像技術(shù)，采用體全息光柵作為選擇成像元件，對物體進行實時三維成像。與采用常規(guī)光學透鏡的成像系統(tǒng)相比，體全息成像技術(shù)僅利用一個厚型體全息圖(或稱為體全息光柵透鏡)作為對物場不同深度層進行選擇成像的衍射元件，可以使得三維物場信息按照光學斷層切片方式逐片地重構(gòu)成像，不同的斷層切片對應(yīng)于三維物空間上軸向的不同位置。因此，采用體全息成像方法既可以研究靜態(tài)物體的高度與外形輪廓的變化，以及半透明物體(具有一定的折射率和吸收系數(shù))的內(nèi)部變化，又可以研究散射微粒的空間動態(tài)物場分布。特別值得一提的是體全息成像系統(tǒng)還可以獲取光譜信息，即它能夠?qū)⑽矬w不同顏色的部分像彩虹一樣分開，因而還可以在像面不同位置處分別獲取待測物體的光譜信息。
自從伽伯1948年提出全息術(shù)后，光學全息術(shù)已經(jīng)被廣泛用于三維光學成像領(lǐng)域。體全息成像技術(shù)是采用體全息光柵作為成像元件對物體進行三維成像的技術(shù)。
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全息生成的體光柵的嚴格模擬
摘要
全息生成的體光柵厚度遠大于波長，通常在波長和角度附近顯示出窄帶寬。 經(jīng)過兩束干涉光曝光過程之后，可生成一個熔融石英內(nèi)部的體光柵，并在VirtualLab Fusion中使用嚴格的傅里葉模態(tài)方法（FMM）進行模擬。 本案例分析了光柵的光譜和角度的相關(guān)反射特性。
任務(wù)描述
衍射效率與波長的關(guān)系
衍射效率與入射角的關(guān)系
文件信息
更多閱覽
-Configuration of Grating Structures by Using Special Media
[VirtualLab] 全息生成的體光柵的嚴格模擬
摘要
全息生成的體光柵厚度遠大于波長，通常在波長和角度附近顯示出窄帶寬。 經(jīng)過兩束干涉光曝光過程之后，可生成一個熔融石英內(nèi)部的體光柵，并在VirtualLab Fusion中使用嚴格的傅里葉模態(tài)方法（FMM）進行模擬。 本案例分析了光柵的光譜和角度的相關(guān)反射特性。
任務(wù)描述
衍射效率與波長的關(guān)系
衍射效率與入射角的關(guān)系
文件信息
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- Configuration of Grating Structures by Using Special Media
ZEMAX | 體全息衍射相關(guān)的二三事
武漢宇熠 聯(lián)合 Ansys Zemax
將在 2022年4月6日14點 舉辦一場網(wǎng)絡(luò)研討會
期待您的參與
↓↓↓
“
OpticStudio中 體全息衍射光柵功能
”
關(guān)注此話題的用戶可能知道
從 OpticStudio 21.2 版本（專業(yè)和旗艦永久或訂閱皆可）起，
體全息在序列和非序列中都有了對應(yīng)的生面型或者物體。
01
我可以用任何自定義的形狀制作全息圖嗎？
答：目前，基板的形狀支持 Standard (conic sphere) 標準（圓錐、球面），Toroidal (cyinder) 環(huán)形（圓柱體），Extended Polynomial (freeform) 擴展多項式（自由曲面），如果需要更多形狀的基板，除了向zemax產(chǎn)品團隊發(fā)送功能請求外，獲得它的最快方法是將自己的DLL編為 OpticStudio 的插件。
以非序列為例，下圖展示了三種類似基板的設(shè)置形式：
另一方面，您也可以使用任何用戶自定義孔徑 (user defined aperture) 。
展開 VirtualLab Fusion 對全息體光柵的精確建模
成像系統(tǒng)＞內(nèi)置光柵
任務(wù)/系統(tǒng)描述
亮點
? 通過模擬一個曝光過程來生成體光柵
? 嚴格分析光柵衍射效率
說明：光源
說明：體光柵
說明：探測器
結(jié)果：反射的波長依賴性
結(jié)果：反射的角度依賴性
文件&技術(shù)信息
Ansys Zemax | 利用 Kogelnik 方法模擬體全息光柵的衍射效率
，“厚全息光柵的耦合波理論”，貝爾系統(tǒng)技術(shù)公司J.48，2909-2947（1969）。
Bjelkhagen，H.和兄弟頓 - 拉特克利夫，D.，超現(xiàn)實成像：模擬和數(shù)字彩色全息術(shù)的先進技術(shù)。CRC出版社， 2016.
程漢祥，田曉超然，“一種先進的多色全息光學元件光線追蹤模型”，SPIE 11188，全息、衍射光學及應(yīng)用IX，1118817（2019年11月18日）;https://doi.org/10.1117/12.2537762
基于體全息光學元件可聚焦光伏光譜分裂系統(tǒng)的光柵-透鏡
圖2.用于光譜分裂的全息光柵-透鏡CPV幾何結(jié)構(gòu)。原理圖（a）、臺面和室外（可見光范圍）演示原型（分別為b和c）
光柵-透鏡光譜分離結(jié)構(gòu)由位于平凸透鏡的入口孔徑處的平面透射光柵組成。入射光譜的一部分離軸（在15-30°）衍射到透鏡中。未被全息衍射的光在軸上進入透鏡，并在近軸焦點處會聚。衍射光譜分量進入透鏡離軸并且分散在這樣一個表面（對應(yīng)透鏡的場曲和全息圖的色散特性的表面上）[4]。
光譜分裂系統(tǒng)可以使用具有高光學效率以及良好的反射和透射光譜特性的反射濾波器來實現(xiàn)，如圖1（a）所示。盡管已經(jīng)展示了具有二向色性[5,6]和全息反射濾波器[7]的系統(tǒng)，但是它們具有以下缺點：
? 反射方法需要至少N-1個N結(jié)濾波器[5,6]，增加了系統(tǒng)復雜性，追跡靈敏度降低了可靠性。
? 反射方法需要頻譜分裂濾波器在集中照明下操作，以最小化濾波器的所需面積和成本。
? 二向色濾波器用于聚光結(jié)構(gòu)的性能隨著非垂直入射光束而降低[8]。
使用圖2（a）中所示的光柵-透鏡幾何結(jié)構(gòu)可以避免這些問題，用單個寬帶濾波器進行聚光之前分離光譜，從而減小了濾波器上的入射角和功率密度。此外，大型全息光學元件可以使用廉價的材料制造，例如重鉻酸鹽明膠（DCG）[9,10]和光聚合物[11]。
2. 光譜分裂評價函數(shù)
在本節(jié)中，定義了評估整個系統(tǒng)及其各個組件的頻譜性能的度量。
2.1 光譜轉(zhuǎn)換效率
每個能隙的效率用光譜轉(zhuǎn)換效率（SCE）定義：
（1）
其中有光譜響應(yīng)（SR）、開路電壓（VOC）和填充因子（FF）（電池參數(shù)）[12]。SCE在AM1.5太陽光譜的所有波長上的積分，可得到給定電池總的光-電轉(zhuǎn)換效率：
（2）
其中ηi*是全光譜（未濾光）照明EAM1.5下的電池的效率[3]。
展開 OAS 體全息光柵案例來解決
wx_fmt=jpeg&from=appmsg"></p><p class="ql-align-center">圖1.1.根據(jù)數(shù)據(jù)生成體光柵ZX折射率分布</p><p><br></p><p>光柵波矢的方向取決于入射光的波矢，根據(jù)不同的光波參數(shù)可以調(diào)整體全息光柵對應(yīng)的角度選擇性和波長選擇性。</p><p>在經(jīng)過上述這樣的一個干涉記錄的過程，實際生產(chǎn)中通過曝光，然后進行顯影漂白。軟件中可以直接計算仿真出不同參數(shù)下的體光柵折射率分布，也可以模擬真實的曝光過程，使整體的模型和折射率空間分布更加接近真實的情況。</p><p class="ql-align-center"><br></p><p><br></p><p><strong>體全息光柵分析</strong></p><p>體全息光柵作為關(guān)鍵的一個衍射光學元件，其性能會直接影響 AR 顯示、光通信等應(yīng)用的最終效果，包括體全息光柵衍射效率測量、角度和波長的選擇性等評估。</p><p>對于上述參數(shù)生成的體全息光柵模型，如圖1.2 所示，其在x方向的周期為507.61nm。軟件中使用波長為640nm (體全息光柵的設(shè)計波長) 的平行光入射到體全息光柵上，通過軟件測量其反射-1級衍射效率，對不同的入射角、波長以及入射光的偏振態(tài)進行相應(yīng)分析，觀察體全息光柵的物理特性。
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模擬透射式體全息光柵拉曼光譜儀分光系統(tǒng)設(shè)計 | SYNOPSYS 光學設(shè)計軟件第76課
先輸入所有波長M，比例20和用符號顯示，在一張圖里顯示三種波長的點
查看不同波長下的點列圖和光斑大小
以上就是本次透射式體全息光柵拉曼光譜儀分光系統(tǒng)設(shè)計，所有宏文件和鏡頭文件可以聯(lián)系我們的工作人員獲取。
參考文獻：
[1]何振磊,盧啟鵬,丁海泉,高洪智.透射式體全息光柵拉曼光譜儀分光系統(tǒng)設(shè)計
[2][J].激光與光電子學進展,2015,52(12):214-220.
具有增強吸光性能的二氫卟吩二聚體納米粒子用于光聲成像和光療
最近研究表明，有機二聚體可以在沒有表面活性劑或其他助劑的情況下形成納米顆粒。在這項工作中，基于二氫卟酚的二聚體在沒有表面活性劑或其他輔助劑的情況下，可以組裝成納米級聚集體。所得到的二氫卟酚二聚體的納米顆粒顯示出比卟啉對應(yīng)物高得多的吸光度，導致輻照后光動力學和光熱活性增強。形成的納米顆?？梢员荒[瘤細胞有效地內(nèi)吞，在輻射下誘導細胞凋亡。此外，這種納米粒子可以用于光聲成像。該而具體的成像和光治療能力對于癌癥診斷，治療和分子成像均有重要意義。
圖1 二氫卟吩二聚體（TPC-SS）的組裝形貌、粒徑分布及電位。卟啉二聚體（TPP-SS）及二氫卟吩二聚體（TPC-SS）的紫外吸收及熒光光譜。
圖2 光照衰減率、活性氧產(chǎn)生動力學研究以及細胞內(nèi)活性氧產(chǎn)生情況。
圖3 TPP-SS及TPC-SS納米粒光熱性能的研究。
圖4 TPC-SS納米粒光聲成像性能的研究。
圖5 納米粒在HeLa和MCF7細胞中的細胞毒性以及HeLa的凋亡情況。
圖6 TPC-SS納米粒體內(nèi)治療效果。
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