激光全息技术的应用及发展趋势的研究.doc

激光全息技术的应用及发展趋势的研究
谢毛秋机械与电子工程系光电子一班120814144
摘要：举例介绍了激光全息技术在几个学科和产业领域的应用现状，分析了几个应用实例中的突出优点和存在
的问题，讨论了几个学科领域激光全息技术的发展趋势。结论表明：随着激光全息技术不断与其它学科技术，尤其是其它学科最新技术的交叉和综合运用，激光全息技术的应用前景是很大的。目的是明确激光全息技术的发展方向，不断推动激光全息技术的发展和应用。
关键词：激光全息技术；多学科技术的综合运用；激光全息图
引言
自激光全息术发明以来，激光全息技术的应用
领域和范围不断拓展，对相关技术和行业的影响越来越大，尤其是近年来随着激光全息技术与其它学科技术的综合运用，激光全息技术更展现了它的巨大应用前景。基于这一点，对激光全息技术的应用概况和发展趋势进行较全面的研究和探讨，以促进激光全息技术应用范围的不断扩大和应用水平的不断提高，这对于推动激光全息理论和技术的发展是有意义的。
2瞬态激光全息干涉计量技术在检测、
诊断、分析和研究领域的应用及发展趋势
2.1瞬态激光全息干涉计量技术的应用领域及
近几年来开发研制的相关仪器设备
瞬态激光全息干涉计量涵盖了超短脉冲激光、全息术、光电图像传感器、光敏材料和计算机图像处理等新兴学科领域，实现对瞬态过程的记录、再现和判读，做到对如位移、转动、应变、弯矩、振幅、温度、压力、质量密度、电子密度或应力等物理量的精确测
量和关系曲线的描绘以及图片的摄制，从而达到对
应力场、流场、燃烧场、冲击波、生物过程及无损探伤
等超快物理现象的可见化诊断
［1］。近几年新开发和研制的典型瞬态激光全息干涉
计量测试设备举例［1］：
（1）用于测试火箭发动机喷嘴雾化特性的YSC1型运动粒子瞬态激光全息测试仪；
（2）用于激光热核聚变稠密等离子体电子密度测量的SPQ-1型四分幅皮秒紫外线激光全息探测仪；
（3）包括记录、再现、图像处理三部分的瞬态激光全息干涉计量测试系统；
（4）用于对航空、航天、石油化工等部门常用的膜盒进行位移检测的激光全息光栅精密测试系统。
2.2激光全息干涉计量技术应用的几个实例
（1）水平偏置椭圆管自然对流放热的激光干涉测量
激光实时全息干涉法是一种非接触式的与全场性的测量新技术，对流体无扰动，使用方便。当改变实验工况时，它便于连续观察和记录流体的实时变化情况，在传热和传质等领域中得到广泛的应用和研究，例如水平偏置椭圆管自然对流放热的激光干涉测量。
（2）分离器入口段颗粒间相互作用的激光全息诊断
脉冲激光全息系统具有很好的诊断动态颗粒场的能力，将其用于气固两相流的研究，可以获得颗粒在流场中运动历程的三维高速瞬变行为细节，并具有很高的时间和空间分辨率，为人们深入细致地研究气固两相流动提供了可能。1998年，清华大学的沈明忠、李向阳对分离器入口段气固两相流颗粒间相互作用实施了激光全息诊断。
2.3激光全息干涉计量技术的不断改进
（1）2002年以来，以南京航空航天大学蔡云良教授为代表的科研人员，对三维位移测量中影响测量结果的各种因素进行了系统研究，提出了一套分析和解决方法，并已开始应用在相关领域。他们还对在测量位移、形变和作应力分析、振动分析过程中，既测位移或形变的大小，同时又测位移矢量的方向进行了大量研究，目前处于接近应用的阶段。
（2）激光全息干涉法在测取干涉条纹照片时，常常会出现不均匀背景噪音，图像照片有时比较模糊。近两年，随着激光全息干涉条纹的计算机数字图像处理技术的发展，现已能够大幅消除不均匀背景噪音，使图像对比度增强，全息干涉条纹得到细化，从而获得清晰的干涉条纹图，达到精确定量测量的目的。
瞬态激光全息干涉计量技术的时间分辨率可达ns、p
s和fs级，光谱范围由近红外到紫外。随着光电图像传感器空间分辨率的提高，用大孔径面阵CCD靶面替代全息干板将很快成为现实。目前美国和德国已经研制出由菌子质记录介质的激光全息干涉计量设备。随着半导体激光器技术的进步，脉冲固体激光器的小型化成为可能。更加小型、便携式瞬态激光全息计量测试设备将在科研、国防和国民经济中发挥更大作用。
3激光全息技术在医学中的应用及发展趋势
在医学领域，全息干涉计量技术以它独有的优点解决了许多其他技术难以解决的问题。（1）在眼科疾病的诊断过程中，利用激光全息成像技术可以提供整个眼睛的三维立体图像，并可以用显微镜对整个眼睛图像的不同位置（如：角膜前房、晶状体、玻璃体以及视网膜等）进行逐层观察和研究。也可以利用激光全息成像技术提供眼睛各个部分单独的三维立体图像以做深入的检查。利用激光全息干涉测量技术可以准确地观测玻璃体皱缩、玻璃体条索的生长、白内障的发展、视网膜水肿的改变、黑色素瘤的生长或缩小以及角膜的微小病变和角膜应力等。
（2）超声波检测是目前临床诊断中的一种重要的手