体全息存储实验—

产品说明

采用马赫-曾德尔光路，信号光与参考光干涉形成条纹
光折变晶体介质记录干涉条纹图样信息
通过4f系统，不同角度下实现角度复用存储

LBTEK提供的体全息存储实验教学系统主要为了介绍存储晶体的光折变效应，并演示通过干涉和衍射特性实现对图像信息的存储。光学存储的机理可简单描述为：待存储的数据、图像等信息经过二维空间光调制器后被调制，调制后的光携带待存储的图像信息，通常叫做信号光（本实验中使物光通过带有图案的菲林片形成信号光）。另一束参考光与该信号光发生干涉，利用记录介质（光折变晶体或光聚合物）的光折变效应形成体全息图，完成信息存储。当再现读取时，采用和原来相同的参考光寻址，即可再现存储在介质中的物信息。

示意图/演示视频

序号	元件名称	规格	元件型号	数量
1	面包板	标准光学面包板，尺寸 600 mm×300 mm×12.7 mm，M6螺纹贯穿孔	MBB-3060	1
2	DPSS激光器（Laser）	532 nm，0-1W连续可调大功率激光器	DPSS-532-A1	1
3	Ø25 mm接杆	Ø25 mm接杆，带基座，顶部 M6，长 100 mm，随货附送M6x16凹端紧定螺丝	OP1B-100B6	4
4	叉块	叉块，316材质，沉头腰型槽长度32 mm	PHC-32S	4
5	菲林片	傅里叶变换图像识别装置用菲林片，含两张汉字菲林片，两张图案菲林片组合	F-FTIC-633-1	2
6	石英多级波片	石英多级波片，直径 25.4 mm，通光孔径 20.0 mm，设计波长 532 nm，延迟量 λ/2	HWP20-532BM	2
7	偏振分束立方	偏振分束立方，N-SF1，L=25.4 mm，消光比（Tp：Ts）>1000：1，增透膜 420 nm-680 nm，安装于30 mm同轴立方体安装座中	MPBS641	1
8	平凹透镜	平凹透镜，N-BK7，直径 12.7 mm，焦距 -25.0 mm，增透膜 400 nm-700 nm，安装于SM05标准透镜套筒中	MCC10305-A	1
9	平凸透镜	平凸透镜，N-BK7，直径 25.4 mm，焦距 100.0 mm，增透膜 400 nm-700 nm，安装于SM1标准透镜套筒中	MCX10613-A	1
10	金属膜平面反射镜	金属膜平面反射镜，Borofloat，直径 25.4 mm，银膜 450 nm-20.0 μm，带二氧化硅保护层	PM10-AG	4
11	平凸透镜	平凸透镜，N-BK7，直径 25.4 mm，焦距 50.0 mm，增透膜 400 nm-700 nm，安装于SM1标准透镜套筒中	MCX10610-A	2
12	平凸透镜	平凸透镜，N-BK7，直径 25.4 mm，焦距 40.0 mm，增透膜 400 nm-700 nm，安装于SM1标准透镜套筒中	MCX10609-A	2
13	薄膜偏振片	薄膜线性偏振片，双层衬底，通光孔径Φ21.5mm，工作波长400-700 nm，安装于外径1英寸机械卡环中	FLP25-VIS-M	2
14	Fe-LiNbAO3光学晶体	参杂:Fe,0.03wt% 尺寸101010mm。光轴平行与棱边，四面通光，透射波前1/4λ	Fe-LiNbO3	1
15	CMOS相机	CMOS相机，USB2.0数据传输接口，有效像素500万，像元尺寸2.2 um×2.2 um，黑白传感器	MV-UBS500M-T	1
16	螺纹转接件	螺纹转接件，SM1外螺纹和C外螺纹	SM1-CC	2
17	可调光阑	可调光阑，通光孔直径 1 mm~12 mm，带拨杆，M4螺柱，可安装接杆	DP12	3
18	可调光阑	通光孔直径 1 mm~12 mm，手拧滚花调节，带SM1内、外螺纹	SM1DP12-1B	2
19	Ø12.7 mm接杆	Ø12.7 mm接杆，顶部M4 × 12螺柱，底部M6螺纹孔，L=75 mm	OP-75	20
20	Ø12.7 mm连体式接杆支架	连体式接杆支架，夹持直径 12.7 mm接杆，叉块可360°旋转，底部磁性底座，H=75 mm	LPH-75	20
21	滤光片夹持架	滤光片夹持架，可夹持 12.7 mm~50.8 mm圆形或者方形光学元件，夹持最大厚度 8.0 mm	FHM1	1
22	Ø12.7 mm接杆	Ø12.7 mm接杆，顶部M4 × 12螺柱，底部M6螺纹孔，L=40 mm	OP-40	1
23	固定式透镜安装架	固定式透镜安装架，SM05内螺纹，无接杆安装槽，适用安装直径 12.7 mm光学元件，附带1个SM05R卡环	FLF05A	1
24	固定式透镜安装架	固定式透镜安装架，SM1内螺纹，无接杆安装槽，适用安装直径 25.4 mm光学元件，附带 1个SM1R卡环	FLF1A	5
25	标准O型反射镜架	标准O型反射镜架，两个调节器，紧定螺丝固定，安装直径 25.4 mm光学元件	AMM-1B	4
26	1英寸笼板	紧凑型 30 mm同轴安装板，42 mm × 42 mm × 9 mm，带双卡环，安装直径 25.4 mm光学元件	OPM-9BS	2
27	旋转调整架	紧凑型旋转调整架，42 mm × 42 mm × 15.9 mm，带SM1螺纹	CRM-1AS	4
28	二维可调式平台	二维可调式平台，两个调节器，49 mm × 49 mm，带压臂	APM-1	1
29	手动旋转位移台	手动旋转位移台，中心M6螺纹孔，重载型	RP-1B	1
30	Ø12.7 mm接杆支架	标准接杆支架，夹持直径 12.7 mm接杆，底部M6螺纹贯穿孔，H=40 mm	PH-40A	1
31	内六角扳手套装	内六角扳手套装，含1.5 mm、2 mm、2.5 mm、3 mm、4 mm、5 mm、6 mm、8 mm、10 mm九个规格，世达生产	09101CH-1	1
32	激光安全遮光板	激光安全遮光板，200 mm × 75 mm，底部带磁铁，含提起把手，M6安装槽	LSSM1	1
33	卡环扳手	卡环扳手，扁头，适用SM1系列产品	OWR-1A	1

体全息存储实验

一、体全息存储基础理论

当前信息存储对存储介质的密度和速度的要求越来越高，目前已有计算机硬盘、CD、DVD等信息存储手段，但受其存储机理的限制，不能满足对存储容量、传输速率及寻址速度等要求。光学体全息存储技术具备存储密度高、容量大、复用强等优点，在存储技术中具有较好的发展前景。

光学存储的机理可简单描述为：待存储的数据、图像等信息经过二维空间光调制器后被调制，调制后的光携带待存储的图像信息，通常叫做信号光（本实验中使物光通过带有图案的菲林片形成信号光）。另一束参考光与该信号光发生干涉，利用记录介质（光折变晶体或光聚合物）的光折变效应形成体全息图，完成信息存储。当再现读取时，采用和原来相同的参考光寻址，即可再现存储在介质中的物信息。

根据体全息的布拉格选择性，可以采用角度复用、波长复用、空间复用、散斑复用等多种复用方式。本实验采用的是角度复用方法实现对序列图像进行存储。目前体全息存储应用很大程度上受限于系统中各器件的发展，比如激光器、空间光调制器、CCD、存储晶体等。当前激光技术比较成熟，空间光调制器和CCD的像素分辨率直接影响了存储物信息以及再现时的分辨率，存储晶体介质的光致响应特性（光折变动态范围，响应时间等）直接限制了存储容量。

体全息存储的实验研究主要是为了介绍存储晶体的光折变效应，利用干涉和衍射特性实现对图像信息的存储。

二、实验目的及原理

1. 实验目的

a) 进一步理解全息记录和再现的基本理论；

b) 了解光折变晶体的基本特性；

c) 理解体积全息图的原理和角度复用的实现方法；

d) 学习搭建和调试马赫-曾德尔干涉仪光路和实验系统；

e) 学习利用晶体进行信息的存储与读出。

2. 知识点及课程

a) 知识点：体全息、全息存储、光波空间光调制、角度复用；

b) 相关课程：信息光学、工程光学、傅里叶光学。

3. 体全息光栅存储实验

实验光路如图1所示，激光出射后被分成两束偏振方向一致的光，其中一束光经过物体Obj，带有图片信息的物光经过傅里叶变换后与参考光在记录晶体介质（Fe-LiNbO3）中形成干涉条纹，存储晶体采用高角度复用方法以邻面90度入射，使读出的光散射噪声对再现信息的影响最小，且系统更紧凑。

光折变效应使存储介质对一定强度的干涉条纹产生响应，其折射率依据干涉条纹强度产生周期分布，在介质中形成类似光栅结构的全息图。调节反射镜的角度，参考光经过4f系统，在不同晶体内部角度和位置形成不同的干涉全息图，实现在晶体介质中角度复用存储。读出过程则利用了光的衍射原理，用某一角度下的参考光（写入过程中某一参考光的复现）照明晶体全息图，即可测试晶体角度复用的衍射效率。

图1 体全息图像存储系统光路示意图

1) 532 nm激光经过两片偏振片调节输出光强，旋转偏振片P2使其偏振方向与偏振分束立方近似成45°，旋转偏振片P1调节输出光的强度；

2) 平凹透镜L1和平凸透镜L2组成扩束系统（4倍扩束）；

3) 1/2波片WP1用于调节从偏振分束立方输出的两束光的光强；

4) 偏振分束立方把激光分成两束偏振方向互相垂直的偏振光；

5) 1/2波片WP2用于调节光束的偏振方向，使得在晶体介质（Fe-LiNbO3）中干涉的两束光偏振方向一致；

6) 平凸透镜L3、L4组成4f系统，其可以调节参考光入射到晶体的角度及位置；

7) 光阑A1具有滤波功能，使参考光具有更好的光束质量；

8) 物体Obj（菲林片）和CCD放置在4f透镜（平凸透镜L5、L6）的物面和像面；

9) CCD用于监控光斑位置及光电再现像。

注意：请确保在晶体邻面入射的两束光偏振方向一致且光束高度一致，最好是采用一个相同大小分光棱镜放置在晶体相同位置，在CCD上查看到2~3条明显干涉条纹后，再把晶体替换放入，确保激光能覆盖菲林片上的某个特征，且晶体处于稍微离焦位置，完成曝光后，取掉物体Obj，在CCD上观察晶体衍射像。

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体全息存储实验装置

马赫曾德尔干涉光路
光折变晶体记录存储
4f系统角度复用

LBTEK 体全息存储实验采用的是角度复用方法实现对序列图像进行存储。携带待存储的图像信息的光通常叫做信号光，另一束参考光与该信号光发生干涉，利用记录介质（光折变晶体或光聚合物）的光折变效应形成体全息图，完成信息存储。通过调节光路角度，参考光经过4f系统后，在存储晶体内部不同角度和位置形成对应的干涉全息图，可以实现在晶体介质中的角度复用存储。再现读取时，则是利用了光的衍射原理，采用和原来相同的参考光寻址，即可再现存储在介质中的物信息。

体全息存储实验结果图

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	VHCS-532	体全息存储实验	￥48776		8周		加入购物车

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体全息存储实验

二、实验目的及原理

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二、实验目的及原理

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