基于偏振調控的全息實驗設計

吳高建，陸蓉兒，張勇，張炳林，陳津江

（南京工業大學數理科學學院，南京 211816）

0 引言

光學全息實驗是高等院校光學課程中的常見配套實驗［1-2］，通過全息原理可以記錄并復現物體光束（簡稱物光）的振幅、相位等信息，實現一些特殊的光學功能。例如通過干涉測量的方法實現物體的三維成像、相位成像等，通過波長復用技術實現彩色全息顯示等。除了通常描述光場的振幅、相位、波長等信息之外，偏振也是描述光波波前特征的參量之一，為光場調控提供了一個新的自由度。將光的偏振特性與全息成像相結合已成為物理光學和信息光學領域非常熱門的研究課題，在國防軍事、量子信息、光子生物等領域已經顯示出巨大的應用潛力［3-5］。

本文基于計算全息原理和液晶空間光調制器，結合光場的矢量特性，設計了實現偏振調控的全息教學實驗。實驗采用液晶空間光調制器加載全息圖，只需在空間光調制器面板上切換模擬計算出的全息圖片。這一實驗具有以下優點：首先，避免傳統光學全息實驗中復雜的全息圖制作，操作簡單方便、自由度高；其次，實驗過程完全由計算機和光學方式實現，不需要其他電子技術，因此成像速度極快；最后，突破了傳統全息實驗中只關注標量光場特性的局限，進一步考慮了光場的矢量特性，有助于學生深入理解光學全息的原理及應用。

1 偏振調控的光學全息設計原理

1.1 相位型傅立葉全息圖計算方法

本文主要采用全息設計原理用于光學成像。……