什么是全息光學(xué)元件？

全息光學(xué)元件（holographic optical elements；HOE）是根據(jù)全息術(shù)原理制成的光學(xué)元件。通常做在感光薄膜材料上。作用基于衍射原理，是一種衍射光學(xué)元件。不像普通光學(xué)元件，用透明的光學(xué)玻璃、晶體或有機玻璃制成，作用基于幾何光學(xué)的折射、反射定律。全息光學(xué)元件主要有全息透鏡、全息光柵、全息濾波器、全息掃描器等。

一、全息光學(xué)元件的特點：

1.全息光學(xué)元件是一種薄膜系統(tǒng)，所以具有重量輕的優(yōu)點；

2.由于多個全息圖可以記錄在同一張底片上，所以可以得到空間重疊的全息光學(xué)元件；

3.成像特性隨波長而變，所以有很大的色差；

4.由于是衍射光學(xué)元件，所以不能同時得到大視場和大出射光瞳；

5.不能單獨提供一個系統(tǒng)的功用，比如望遠(yuǎn)鏡全息圖不能提供角放大率。

由以上的特點可以看出全息光學(xué)元件的優(yōu)點和缺點，同時可以知道它不能完全代替一般的光學(xué)元件，只能與其同時用于光學(xué)系統(tǒng)中。通常全息光學(xué)元件用于單色光或窄光譜帶的情況下較為優(yōu)越。

二、一些全息光學(xué)元件介紹：

1.全息透鏡

全息透鏡是通過兩球面波相干涉或者一平面波與一球面波相干涉制得的全息圖，有同軸和離軸兩種類型。能會聚或發(fā)散光波，起到透鏡的作用。實際上是菲涅耳波帶片或變形了的菲涅耳波帶片（見菲涅耳衍射）。有像差 ，產(chǎn)生的原因是記錄媒質(zhì)處理前后的形變、再現(xiàn)時的波長的改變及復(fù)位精度等。全息透鏡也可以用計算機法制作 。有重量輕、造價低、易復(fù)制等優(yōu)點。但像差較普通透鏡大、色差不易克服。不能替代普通光學(xué)透鏡，但可互為補充，完成一些特殊功能。HOE通常用于激光或準(zhǔn)單色光的光學(xué)系統(tǒng)，如用作補償光學(xué)系統(tǒng)像差的補償透鏡、大口徑的準(zhǔn)直物鏡、大相對孔徑的透鏡等。多個全息圖可記錄在同一張全息干板上，一個HOE能具有多個普通光學(xué)元件的功能。如全息透鏡同時具有成像和轉(zhuǎn)像功能。有時需要實現(xiàn)透鏡的分割組合，以便使一個目標(biāo)產(chǎn)生多個分開的像，采用HOE容易實現(xiàn)這種功能。

2.全息光柵

全息光柵是兩相干平面波干涉制得的全息圖。與刻畫光柵相比較，全息光柵不存在周期誤差，因而不產(chǎn)生“鬼線”。有雜散光少、分辨率高、有效孔徑大、適用光譜范圍寬、便于制作等優(yōu)點。除平面光柵外，還可制作凹面全息光柵。這種光柵不僅用于分光，同時兼有準(zhǔn)直和聚焦能力。用于光譜儀中不用附加任何光學(xué)系統(tǒng)，便可產(chǎn)生光柵光譜。

3.全息濾波器

全息圖可記錄特定波前的振幅和位相，通常具有復(fù)數(shù)透過率，可作為全息濾波器，用于相干光學(xué)信息處理系統(tǒng)中。置于空間頻率平面，可改變輸入頻譜中各頻率成分的振幅和位相關(guān)系。如在光學(xué)特征識別中用作匹配濾波器，實現(xiàn)相關(guān)識別。

4.全息掃描器

全息掃描器是由照相法得到但大多數(shù)情況都是由計算機產(chǎn)生的全息圖。通常是把一記錄媒質(zhì)分割成若干等分，每一小部分都是按所需要的兩束相干光疊加而得到的全息圖。再現(xiàn)時用一束已知的光照射全息圖，同時按一定規(guī)律移動這個全息圖，就會在預(yù)定的位置得到再現(xiàn)光，而且隨著全息圖的移動，再現(xiàn)光的方向不斷改變著，所以也把它叫作全息光偏折器。