在相當長的一段時期內(nèi)，如何同時記錄物波所攜帶的物體的強度信息與相位信息成為困擾
光學工作者的一大難題。1942 年，F(xiàn). Zernike為解決弱相位物體的光學顯微成像問題，提出了利用光的衍射特性將物波中不可見的相位信息變換為可見的強度信息的相襯濾波顯微原理，并因此獲得1953 年度諾貝爾物理學獎，從而開創(chuàng)了光學波前變換的先河。1949 年，D. Gabor[為消除象差、提高電子
顯微鏡的分辨率提出了利用波的干涉和衍射特性記錄和重現(xiàn)物波波前的原理，即
全息術(shù)原理，并因此獲得了1971 年度諾貝爾物理學獎。自20 世紀60年代
激光器出現(xiàn)以后，光全息術(shù)得到了迅速的發(fā)展，成為最有效和應(yīng)用最普遍的一種波前測量方法，在科學研究、工程技術(shù)的許多領(lǐng)域都得到了成功的應(yīng)用。
+.Vh<:? >_j(uw?u 波前變換就是改變?nèi)肷洳ㄇ暗恼穹?或)相位分布，使其滿足特定的需要。在日常生活和科學研究中廣泛使用的球面
透鏡就是最典型的波前變換器件，用它可以改變?nèi)肷洳ㄇ暗南辔环植迹瑥亩鴮崿F(xiàn)成像功能。隨著科學研究的深入開展，傳統(tǒng)的基于幾何光學的波前變換已經(jīng)不能滿足日益復(fù)雜的波前變換需要。如何靈活地改變?nèi)肷涔獠ǖ牟ㄇ埃蛊錆M足不同領(lǐng)域的特殊需要，成為現(xiàn)代光學領(lǐng)域重要的研究內(nèi)容之一。
0er| QC G$,s. MSf 波前測量和波前變換，由于都涉及到對光波波前振幅和相位信息的記錄和處理，是兩個密切相關(guān)的問題。例如，一物波和一束參考波相干疊加形成的干涉圖樣，即全息圖，一方面可用來測量分析被記錄物波的波前特性，另一方面，它本身又構(gòu)成了一種特殊的波前變換器件，可以將與參考光相同的入射波前變換成與物波相同的波前。與傳統(tǒng)的幾何光學變換方式相比，這種基于衍射的波前變換方式具有更大的靈活性。計算全息(CGH Computer-Generated Hologram)或衍射光學元件(DOE－Diffractive Optical Element)就是在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新的波前變換器件。隨著微加工技術(shù)的成熟，衍射光學元件已經(jīng)成功應(yīng)用于激光波前整形、X射線顯微成像、光記錄和光存儲設(shè)備等許多領(lǐng)域。波前測量和波前變換研究領(lǐng)域的一個最新發(fā)展趨勢是數(shù)字、實時、動態(tài)。如用
CCD (Charge Coupled Device) 數(shù)碼相機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光學記錄材料記錄全息圖，并直接輸入計算機進行數(shù)據(jù)處理和波前信息的提取，這種方法通常又稱為數(shù)字全息(Digital Holography)。在波前變換方面，通過計算機設(shè)計的計算全息圖或衍射光學元件，無需利用昂貴費時的微加工工藝進行加工制作，而是直接輸出顯示到計算機控制的高分辨空間光調(diào)制器（本課題主要研究扭曲向列型
液晶空間光調(diào)制器 TN-LCSLM），實時、動態(tài)地改變?nèi)肷涔獠ǖ牟ㄇ�。這種數(shù)字波前測量和波前變換方法在數(shù)字全息顯微、三維形貌測量、圖像識別、圖像防偽和加密和醫(yī)學診斷、三維層析成像(Tomographic)等研究領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
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