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第1章 体全息概述1

1.1 全息术发展简史1

1.1.1 衍射光栅的基本概念和发展1

1.1.2 拉曼-奈斯衍射和布拉格衍射3

1.1.3 体全息术的发明4

1.1.4 全息术的应用概述5

1.2 光学全息术的基本原理6

1.2.1 全息图的基本描述6

1.2.2 基元全息图8

1.2.3 全息图的分类9

1.2.4 全息图的衍射效率11

1.3 体全息图11

1.3.1 体全息图的记录与布拉格衍射再现11

1.3.2 体全息图的类型12

1.3.3 体全息基本分析工具——k矢量圆14

1.3.4 体光栅选择性的物理解释15

第2章 体全息的基本理论分析方法17

2.1 光频电磁波在无源介质中的传播17

2.1.1 麦克斯韦方程17

2.1.2 介质的特性17

2.1.3 有吸收、非均匀、各向同性介质中的波动方程18

2.1.4 坡印廷定理18

2.2 一维耦合波理论19

2.2.1 耦合波方程的推导和求解20

2.2.2 体光栅的衍射效率和选择性23

2.3 耦合波理论的其他表述30

2.3.1 严格的耦合波理论30

2.3.2 矢量耦合波理论36

2.4 二维耦合波理论及其数值解法37

2.4.1 二维受限体光栅的二维耦合波方程及其闭形式解析解38

2.4.2 基于二维耦合波理论的光栅衍射特性研究42

2.4.3 二维耦合波方程的数值解法45

2.5 积分方程理论48

2.5.1 非均匀介质中的波动方程48

2.5.2 波动方程的解49

2.5.3 积分方程解法的应用50

第3章 体全息记录材料52

3.1 体全息对记录材料的基本要求52

3.1.1 体全息图特征及其记录材料厚度52

3.1.2 记录材料的调制传递函数53

3.1.3 体全息记录材料的性能53

3.2 银盐材料和重铬酸盐明胶56

3.2.1 银盐材料56

3.2.2 重铬酸盐明胶58

3.3 光折变材料59

3.3.1 概述59

3.3.2 光折变晶体中折射率光栅的建立61

3.3.3 光折变晶体内的两波耦合和衍射效率68

3.3.4 全息时间常量和信息记录的易失性73

3.3.5 热固定技术75

3.3.6 光固定技术85

3.3.7 其他无机光折变材料94

3.4 光致聚合物98

3.4.1 光致聚合物的组成及记录机理98

3.4.2 光致聚合物的全息性能评价及测试102

3.4.3 自由基聚合型光致聚合物的简化模型105

3.4.4 光折变聚合物111

3.4.5 聚合物分散液晶111

3.5 光致变色材料和光致各向异性材料115

3.5.1 概述115

3.5.2 光致变色玻璃117

3.5.3 有机光致变色材料和光致各向异性材料119

3.6 持续光谱烧孔材料122

3.6.1 概述122

3.6.2 在光谱烧孔材料中的全息记录125

3.7 材料的噪声及其抑制126

3.7.1 散射噪声的成因及其表征126

3.7.2 铌酸锂晶体的散射噪声及其抑制128

第4章 复用技术131

4.1 基于布拉格选择性的共同体积复用131

4.1.1 角度复用132

4.1.2 波长复用136

4.1.3 电场复用139

4.2 位相编码复用143

4.2.1 正交位相编码复用144

4.2.2 随机位相编码复用151

4.3 偏振复用157

4.3.1 普通全息与普通偏振全息157

4.3.2 各向异性材料中的正交偏振全息157

4.3.3 光致各向异性材料中的偏振全息159

4.4 频域复用163

4.4.1 光谱烧孔和频率选择光存储163

4.4.2 频率选择的全息复用164

4.5 混合复用技术166

4.5.1 共同体积的多维复用166

4.5.2 与空间复用结合167

4.6 复用全息图的等衍射效率记录方法172

4.6.1 共同体积复用173

4.6.2 部分重叠的情形180

第5章 体全息信息存储183

5.1 光学体全息存储技术概述183

5.2 体全息存储系统的关键器件185

5.2.1 激光器186

5.2.2 组页器186

5.2.3 图像探测器187

5.2.4 寻址器件188

5.2.5 傅里叶变换镜头190

5.3 数字数据的全息存储196

5.3.1 纠错编码的必要性197

5.3.2 调制-阵列码198

5.3.3 其他数据处理技术202

5.4 快速读出技术205

5.4.1 数据读出速率基本概念及影响因素206

5.4.2 盘式体全息存储系统的读出速率分析208

5.4.3 空角复用的盘式全息存储快速读出系统的设计与实现210

5.5 页面式体全息存储系统的主要构型211

5.5.1 同轴／共线的体全息存储系统212

5.5.2 双光束干涉（离轴型）的体全息存储系统215

5.5.3 非易失性盘式体全息存储的关键技术及实现217

5.6 微全息存储223

5.6.1 微全息存储的机理223

5.6.2 微全息存储技术的发展225

第6章 基于体全息复用的光学相关器228

6.1 光学相关与匹配滤波228

6.2 体全息图像库230

6.3 提高识别率的途径233

6.3.1 光学高通滤波法233

6.3.2 子波相关法234

6.3.3 散斑调制法236

6.3.4 相关系数法237

6.3.5 多重频谱滤波法238

6.4 采用体全息的光学相关系统实例240

6.5 关联存储器244

第7章 体全息成像技术246

7.1 体全息成像系统及理论描述247

7.1.1 体全息成像系统247

7.1.2 体全息成像系统的点扩散函数251

7.1.3 体全息光栅成像的基元光栅分析法252

7.2 体全息系统的选择成像特性254

7.2.1 体全息成像系统的深度选择性254

7.2.2 体全息成像系统的横向选择特性258

7.2.3 辅助光学系统参数对体全息选择成像特性的影响260

7.3 体全息层析成像系统与方法263

7.3.1 体全息层析成像基本原理263

7.3.2 复用体全息透镜系统的分层成像应用265

7.4 宽带光源的体全息成像特性267

7.4.1 宽带光源成像基本原理267

7.4.2 彩虹体全息成像法268

7.4.3 宽带照明成像的视场和深度分辨率270

7.4.4 体全息其他成像系统271

第8章 基于体全息的光子器件274

8.1 光互连和光交换中的体全息器件274

8.1.1 光学互连和全息互连274

8.1.2 光交换中的体全息器件——光开关283

8.2 体全息波分复用器件288

8.2.1 体全息波分复用器件的主要类型和性能288

8.2.2 体全息波分复用器件的TWOR方案295

8.3 波导全息器件300

8.3.1 波导全息器件的结构和性质概述300

8.3.2 波导全息图的典型应用303

8.4 全息光子晶体308

8.4.1 光子晶体概述308

8.4.2 体全息与光子晶体309

8.4.3 光子晶体的全息制作方法310

8.5 体全息光栅在激光技术中的应用316

8.5.1 谐振腔的模式选择原理与方法316

8.5.2 PTR体光栅横模选择元件317

8.5.3 PTR体光栅光谱窄化和稳频元件319

8.6 超短脉冲全息术322

8.6.1 时域全息323

8.6.2 光谱全息326

8.6.3 超短脉冲全息的应用研究328

8.7 全息显示331

8.7.1 全息图作为成像元件332

8.7.2 全息图作为存储元件334

8.7.3 大视场、真彩色三维显示337

参考文献345