計算全息方法研究.pdf

1、　　本論文以計算全息為目標，討論了全息顯示的原理、數(shù)值計算方法和技術(shù)實現(xiàn)等問題。我們知道全息顯示能提供所有視點、距離上的3D(深度)感知，是最理想的3D顯示機制。但是，傳統(tǒng)的光全息顯示技術(shù)必須分成波陣面記錄與再現(xiàn)這兩個獨立過程來實現(xiàn)，使它無法成為實用的顯示媒體。科學家們提出了采用計算機生成全息圖(CGH)的途徑，用計算的方法來模擬光全息記錄的物理過程，使全息顯示向?qū)嵱们斑M了一大步。但是，由于數(shù)據(jù)量龐大，計算復(fù)雜，實時性差，所有多年來，人

2、們在此CGH方面投入了大量的研究工作。遺憾的是目前的計算方法仍無法在現(xiàn)有硬件上達到實時處理的目的。本論文就是在這樣一個背景下開展研究的。論文在回顧傅里葉變換、菲涅耳衍射光場描述后，提出了分數(shù)傅里葉變換的光場描述方法，分數(shù)傅里葉變換是傅里葉變換的更為一般的情況，它與菲涅耳衍射有緊密聯(lián)系。以分數(shù)傅里葉變換理論為基礎(chǔ)，重新審視全息術(shù)，可以發(fā)展一種既區(qū)別于傅里葉變換全息，又不同于菲涅耳全息的新全息術(shù)。論文中具體完成了以下工作：1、對光的傳播特性

3、進行了數(shù)值模擬，以可視化方式表現(xiàn)了傅里葉變換、菲涅耳衍射全息圖的記錄和重現(xiàn)過程。2、利用分數(shù)傅里葉變換的性質(zhì)，討論了分數(shù)傅里葉變換計算全息的方法及計算機模擬。3、討論Wigner分布函數(shù)的性質(zhì)及其與分數(shù)傅里葉變換之間的關(guān)系，對一維信號的Wigner分布，進行了計算機模擬。4、經(jīng)過計算機模擬Wigner分布函數(shù)的計算，得到圓孔、圓環(huán)和方孔在不同位置時的Wigner分布。5、利用Wigner分布函數(shù)作為光場描述的優(yōu)點，實現(xiàn)新計算全息圖顯示方