2用傅立叶变换全息图作资料存贮实验
光学滤波与体全息光存储实验报告资料
光学滤波与体全息光存储实验报告一、实验目的1.学习掌握光学信息处理的基本原理和实验技巧；2.了解体全息存储的基本原理和方法；3.理解光折变晶体体全息存储过程中动态光栅建立的过程；4.了解体全息存储光学系统中各光学器件的作用，掌握邻面入射（即90°入射）傅里叶变换谱面全息记录及再现光路系统的搭建和调试；5.掌握体光栅角度选择性的测量方法及角度复用存储实验系统，体会体全息存储的优势和实现大容量存储的途径。
二、实验原理1.阿贝成像与空间滤波根据阿贝成像理论，如图1所示，相干成像过程分两步完成，物体通过透镜后形成一系列衍射斑，即物体的空间频谱图样，各衍射斑作为新的次波源发出球面波，在像面上互相叠加，形成物体的像。
通过改变谱面上的信息，可以使像产生所希望的变换。
4f系统（如图2）是最典型的空间滤波及光信息处理系统，实验中通过在谱面位置放置不同的遮光屏可实现空间滤波以及相应的信息处理。
图1 阿贝成像原理图2 4f 系统结构 在光学信息处理系统中，空间滤波器是位于空间频率平面上的一种吸收膜片，它可以减弱或去掉某些空间频率成份，改变输入信息的空间频谱，从而实现对输入信息的某种变换，得到我们所希望的改变了的像函数。
这种对图像作处理的方法称之为空间滤波。
空间滤波器的透过率函数一般是复函数 H(ξ,η)=A(ξ,η)exp[ j Ф(ξ,η)]根据透过率函数的性质，空间滤波器可以分为以下几种：1、 二元振幅滤波器这种滤波器的复振幅透过率是0或1。
由二元振幅滤波器所作用的区间又可以细分为：1)低通滤波器，它只允许位于频谱面中心及其附近的低通分量通过，去掉频谱面上离光轴较远的高频成份从而滤掉高频噪音，由于仅保留了离轴较近的低频成份，因而图像细结构消失； 2) 高通滤波器，它阻挡低频分量而允许高频成份通过，可以实现图像的衬度反转或边缘增强，所以图像轮廓明显。
若把高通滤波器的挡光屏变小，仅滤去零频成份，则可除去图像中的背景，提高图像质量；3)带通滤波器，它只允许特定空间的频谱通过，可以去除随机噪声； 4) 方向滤波器，它仅通过（或阻挡）特定方向上的频谱分量，可以突出某些方向特征。
全息存储实验
全息存储实验一、实验目的1. 掌握应用傅里叶变换全息图进行图文信息高密度存储的原理和光路设计，并作出相应的实验结果。
2. 分析实验光路中各光学元件的要求，从而加深对光路设计的理解。
二、实验原理全息存储是指将多个文字乃至整页的图文资料记录在感光片上直径略小于1mm 的点存储。
由现代光学原理知道，透镜具有傅里叶变换性质，当物体至于透镜的前焦面上时，在透镜的后焦面上就得到物光波的傅里叶变换频谱，形成谱点，其线径约为1mm ；如果引入参考光到频谱面上与之干涉，便可在该平面记录下物光波的傅里叶变换点全息图。
如果在一张全息干板上制成这种点存储的阵列，就能实现高密度、大容量的全息存储。
图1是常用实验光路。
由He-Ne 激光器发出的激光束被分束器BS 分成两束，其中一束被平面镜M1反射，经扩束器L1和准直透镜L2形成照明物体的平行光束（物光O ），待存储的图像或文字衍射的光波由透镜L3做傅里叶变换，在记录介质面（L3的后焦面）与被平面镜M2反射的参考光R 干涉，形成傅里叶变换点全息图被记录下来。
图1 全息存储光路图三、实验步骤M11．参照图1布置实验光路。
扩束器L1与准直透镜L2组成共焦系统，可用直尺和白屏检测平行光束。
L2和L3的口径要适当选大些，使其通过的光束直径略大于待存储资料的对角线。
为了便于记录全息存储点阵，全息干板应安装在沿竖直和水平方向都可移动的二维平移底座上。
2. 将H（暂以小白板代替）置于L3的后焦面后，适当向后移动，离焦量控制在0.01f3-0.03 f3之间。
3. 使参考光束和物光束的光轴在H面上相交，夹角控制在30°-40°之间。
参考光斑应覆盖整个物光斑。
4. 拍摄点全息图时，光能量很集中，曝光时间不可过长，最佳时间视具体实验装置而定，一般在1s以内。
5. 每张全息干板可记录多个点全息图，形成点阵。
如利用二维平移底座控制干板架的移动，记录2×3或3×3的点阵全息图。
1傅立叶变换全息图实验
实验一 付里叶变换全息图一、实验目的1． 掌握付里叶变换全息图的原理．2． 拍摄一张付里叶变换全息图，观察其再现像。
3． 总结付里叶变换全息图的特点及影响其质置的因素．二、实验原理付里叶变换全息图是全息图的一种特殊类型，它不象一般全息图那样记录物光波本身，而是记录物光波的空间频谱，即记录物光波的付里叶变换。
引入一束参考光去和物的频谱相干涉，用得到的干涉条纹记录物频谱的振幅分布和位相分布就得到付里叶变换全息图。
这就需要用透镜对物分布作付里叶变换，然后把记录介质置于频谱面上记录参考光和频谱的干涉条纹。
由付里叶变换特性知道，用单色点光源将物体照明以后，通过透镜在点光源的共轭像面上，能得到物分布的付里叶频谱．当用单色平行光将物照明时，频谱面与透镜后焦面重合。
如图1－1所示，物分布g （x 0,y 0）放在透镜L 的前焦面上，通过透镜后在后焦面上得到其频谱函数(,)(,)x y x y G f f G f f λλ=，其中，x 、y 是后焦面的坐标，，透镜L1将入射平行光汇聚于其前焦面的（-b,0）点，通过小孔照射到L 上，通过L 后变为参考光R 。
放在L 后焦面上的记录介质H 接受到的光振动是物频谱和参考光两部分，H 上的光强分布为如果对底片的处理是线性的．则底片透过率可以表示为(,)(,)t x y I x y αβ=+在透过率中有包含着(,)xy G f f λλ和*(,)xy G f f λλ的两项。
这两项在再现时再作一次傅立叶变换就能得到物的原始像和共轭像。
再现原理如下；图1—2中透镜焦距仍为f ，将全息图放在其前焦面上，用波长为λ，振幅为C 。
的平行光垂直照明，全息图的光振动分为四个部分：其中第一项是常数， 表示具有一定振幅的平行于光轴的平行光，经过透镜L 的付立叶变换后，是位于后焦点的一个亮点(δ函数)，第二项经过傅立叶变换后是物分布的自相关函数(由付里叶变换的自相关定理*00()*F C G G C g g ββ=可得到)，这部分分布的总宽度是物分布宽度的两倍，称为中心晕轮光，对第三项作傅立叶变换并略去与分布无关的常数C 0βR ，则上式中除了一个常数外，分布g(-(x i +b),-y i )与物分布一样，只是坐标反转了，并且在x i的方向上相对移动了－b，这就是再现得到的原始像。
使用傅里叶变换的物理实验技术详解
使用傅里叶变换的物理实验技术详解傅里叶变换作为一种广泛应用于物理科学领域的数学工具，具有重要的意义和应用价值。
它不仅可以帮助我们实现信号处理、图像处理、频谱分析等任务，还能够解决一些物理实验中的难题。
本文将详细介绍使用傅里叶变换的物理实验技术。
一、傅里叶变换的基本原理傅里叶变换是将一个函数表示为频率的函数，通过将时域的信号转换为频域的信号来研究问题。
它的基本原理是将一个连续函数表示为一系列正弦和余弦函数之和。
通过将信号进行傅里叶变换，我们可以得到信号在不同频率下的振幅和相位信息，从而更好地理解信号的特性。
二、傅里叶变换在物理实验中的应用1. 频谱分析使用傅里叶变换可以将一个时域信号转换为频域信号，从而分析信号中各个频率分量的强度和相位。
在物理实验中，我们经常需要对信号的频谱进行分析，以了解一个物理系统的振动频率、共振频率等特性。
例如，在声学实验中，我们可以通过对声音信号进行傅里叶变换，得到声音的频谱图，从而分析声音的音调和音质。
2. 信号去噪在物理实验中，我们常常需要处理带有噪声的信号。
使用傅里叶变换可以将信号转换到频域，然后将信号在频域中的幅度低于某个阈值的频率分量置零，从而去除噪声。
这样可以提高实验数据的准确性和可靠性。
例如，在核磁共振实验中，傅里叶变换可以用于去除仪器噪声，从而提高信号的质量。
3. 图像处理傅里叶变换在图像处理中也有广泛的应用。
通过对图像进行傅里叶变换，我们可以得到图像在不同频率下的分量，进而进行频域滤波、图像增强等操作。
傅里叶变换在图像压缩、图像识别等领域也发挥着重要作用。
在物理实验中，傅里叶变换可以帮助我们更好地分析图像的纹理、频率分布等特性。
4. 响应函数测量在物理实验中，我们常常需要测量系统的响应函数，以了解系统对输入信号的响应特性。
傅里叶变换在响应函数测量中有着广泛的应用。
通过输入一个周期性的激励信号，测量系统的输出信号，然后对输出信号进行傅里叶变换，我们可以得到系统的频率响应函数。
实验十六 傅立叶变换全息存储
实验十六傅立叶变换全息存储傅立叶变换全息在信息的高密度存储、空间频率滤波以及各种光信息处理中有着重要应用。
全息信息存储具有存储容量大、可靠性高、记录与再现快等特点。
它利用傅立叶变换全息图，记录物光波（即信息）的频谱，制作直径约1mm的点全息图，排成阵列，从而实现在较小面积的介质上存储大容量信息。
全息存储介质为全息干版，当其用作普通照相时，存储密度的数量级为105bit/mm2。
用平面全息图信息存储时,存储密度一般可提高一个数量级。
如果用体积全息图存储信息，存储密度可达109bit/mm2。
傅立叶变换全息一般分为无透镜变换全息和有透镜变换全息。
从记录系统的特点考虑，他们是物体和参考光源位在同一平面内。
如果平面与记录面之间为有限距离是称为无透镜傅立叶变换全息图，这时全息图的面积将随距离增加而增大。
有透镜傅立叶变换全息的物体和参考光源均安置在正透镜的物方焦平面上。
实验目的：1.理解采用傅立叶变换法实现信息存储的原理；2.学习一种傅立叶变换全息图记录方法。
实验原理：傅立叶变换全息图不是记录物光波本身，而是记录物光波的空间频谱，即记录它的傅立叶变换。
它一方面利用了透镜的傅立叶变换性质记录全息图，另一方面利用这种全息图可以获得物体光场的傅立叶变换。
1.准确傅立叶变换全息图的记录和再现傅立叶变换全息图的记录如图16-1(a)所示，物体置于透镜的前焦面，在照明光源的共轭像面上记录。
根据透镜的作用，当物体置于透镜的前焦面并用平行的相干光照明时，在透镜的后焦面上的光分布是物光波复振幅的傅立叶变换，即物光波的空间频谱。
设物体的光分布为：()[]000000,exp ),(),(y x j y x o y x o o o ϕ=(16-1)其中()00,y x o ϕ是物光波的位相函数，则物光波的频谱分布为：()[]0000002exp ),(),(dy dx f y f x j y x o f f O y x y x +-=⎰⎰π (16-2)式中f x f x λ/=’, f y f y λ/=， x f 、y f 是空间频率，f ’是透镜L 的象方焦距，x 、y 是后焦面上的位置坐标。
傅里叶变换实验技术指南
傅里叶变换实验技术指南傅里叶变换是一种常用的信号处理技术，在信号处理、图像处理、通信系统等领域广泛应用。
本文将为读者介绍傅里叶变换的基本原理和实验技术，以及如何使用傅里叶变换进行信号分析和图像处理。
一、傅里叶变换的基本原理傅里叶变换是一种将时域信号转换为频域信号的技术。
它可以将任意信号表示成许多正弦函数和余弦函数的叠加，从而能够更好地理解和分析信号的频率特性。
傅里叶变换的基本公式如下：F(ω) = ∫ f(t) * e^(-jωt) dt其中，F(ω)表示频域信号，f(t)表示时域信号，e^(-jωt)是一个复指数函数，ω为角频率。
二、进行傅里叶变换的实验技术1. 准备实验设备进行傅里叶变换的实验需要准备一台能够生成和采集信号的函数发生器或信号发生器，一台傅里叶变换仪器（例如频谱仪）以及连接线缆。
2. 选择合适的信号选择一个合适的信号用作实验的输入信号。
可以选择包含不同频率分量的复合信号，也可以直接输入单一频率的正弦波信号。
3. 连接信号发生器和傅里叶变换仪器使用相应的连接线将信号发生器和傅里叶变换仪器连接起来。
确保连接的稳定和可靠。
4. 设置信号发生器根据实验需要调整信号发生器的参数，包括频率、振幅和偏移量等。
可以逐渐改变这些参数，观察傅里叶变换仪器上的频谱分布情况。
5. 观察频谱图形使用傅里叶变换仪器可以获得输入信号的频谱图形。
观察频谱图形可以帮助我们理解信号的频率成分和能量分布情况。
可以通过改变信号发生器的参数，比如频率、振幅和相位等，来观察频谱图形的变化。
6. 分析频谱特性通过观察频谱图形，可以分析信号的频率特性，比如频率成分的数量、幅度和相位等。
频谱图形通常以幅度谱和相位谱的形式呈现，可以进一步分析信号的谐波分量、峰值频率和谱带宽等。
7. 应用傅里叶变换进行信号处理傅里叶变换不仅可以用于分析信号的频谱特性，还可以应用于信号处理任务。
比如，傅里叶变换在图像处理中常用于频域滤波、频域增强和图像压缩等任务。
基于傅里叶合成全息的彩色全息制作方法
基于傅里叶合成全息的彩色全息制作方法全息技术是一种记录并再现物体的光学方法，通过利用干涉现象记录物体的相位和幅度信息，能够实现真实的三维影像。
而彩色全息技术则可以更加逼真地还原物体的颜色信息。
基于傅里叶合成全息的彩色全息制作方法结合了傅里叶变换和全息技术，能够有效地记录并再现物体的彩色信息。
以下是基于傅里叶合成全息的彩色全息制作方法的步骤：1.收集物体信息：首先，需要收集物体的三维形状和颜色信息。
可以使用多种方法，如激光扫描和摄像机拍摄等，获得物体表面的三维点云和颜色图像。
2.数据预处理：对收集到的点云和颜色图像进行处理，包括点云的滤波和重建，以及颜色图像的校准和去噪。
目的是消除噪声和误差，提高数据的精度和准确性。
3.数据转换：将点云和颜色图像转换到频域，使用傅里叶变换将它们转化为频率域中的复数振幅和相位信息。
这一步骤可以使用快速傅里叶变换（FFT）或其他相关的变换算法来实现。
4.彩色全息生成：根据傅里叶变换后的频率域信息，在全息材料（例如银盐全息材料或光致聚合物）上产生三维的全息图。
方法包括将复数振幅和相位信息分别显示为幅度和相位调制的图像，并将它们叠加在一起，形成彩色全息图。
5.彩色全息再现：使用适当的光源，将彩色全息图照射在全息材料上，产生全息波前。
当光波通过全息图时，会产生干涉现象，从而实现彩色的三维影像再现。
需要注意的是，基于傅里叶合成全息的彩色全息制作方法需要考虑多个因素，如物体的颜色分布、光源的特性、全息材料的特性等。
此外，制作过程中需要精确控制各个步骤的参数，以保证最终的彩色全息效果的质量和准确性。
在实际应用中，基于傅里叶合成全息的彩色全息制作方法能够广泛应用于科学研究、艺术创作和娱乐产业等领域。
它可以提供更加真实和逼真的三维影像，为我们带来更加丰富和沉浸式的视觉体验。
同时，随着技术的发展，我们可以预见基于傅里叶合成全息的彩色全息制作方法在未来会有更加广泛的应用前景。
傅立叶变换全息图
五、 结论
定影、显影之后在全息干板上形成一个黒色的斑点，将全息干板放回原处， 挡住物频谱光，用参考光照射（也可用激光直接照射）黑色斑点，调节全息干板 法线方向与参考光的夹角，就会在全息干板后的光屏上发现全息像，此像为实像；
逆着激光束方向，从全息干板的背面透过激光束照射的黑色斑点往里看（注意不 要让激光直接射入你的眼睛），就可以看到另一全息像，此像为虚像。
傅里叶变换全息图的存储的是物体的频谱信息，在底板上成像所占的面积很 小，而且在底板同一位置用不同方向的参考光可以记录不同物分布的频谱，用不 同方向的激光可以分别再现出原来的像，只要满足一定条件，这些再现的像是不 会重合的。因此同样的底板可以记录更多的信息，存储容量大。
四、 实验内容
实验光路 (一)
激光器
透镜 1 反射镜
透镜 2
屏
B
透镜 5 物体
快门 反射镜
A
半透半反
透镜 4
透镜 3 反射镜
图 2 傅里叶变换全息拍摄光路图
实验步骤： 1． 打开 He-Ne 激光器，调节激光器，使出射的激光与光学实验平台水平， 激光束的高度应与小孔相匹配，因为小孔、透镜的高度可变范围较小。 在实际调整中，激光的水平高度以中心最高的透镜为标准。 2． 放入反射镜和分束镜，调节各镜面的俯仰角，使经过分束和反射的激 光束所在平面与光学实验平台水平，物光强度要弱很多。 3． 调节透镜 L 的前后位置，使其出射光为平行光。调节过程中拿一纸片， 前后移动，观察出射光束的半径是否变化，如有变化，调节透镜 L 前 后位置，直到出射光束的半径无明显变化。再调节一下透镜 L 的高度 和镜面与光束的夹角，使光束穿过透镜 L 的光心。 4． 再放入透镜 L1，其位置选择要合适，使其与透镜 L 的距离大于其自身 焦距，并且同样要调节其高度和与光束的夹角，使光束穿过光心，即 要求整个光学系统共轴等高。拿一光屏，找到透镜 L1 的后焦点，放上 光屏，即放全息干板的位置，用米尺量取光屏到透镜 L1 的光心的距离， 在其右边量取同样的距离，即是其前焦点，放上物。 5． 调节参考光路的反射镜的位置，要求物光的光程和参考光的光程相 等，物光和参考光照在同一点上，且物光光束和参考光束的夹角在 10-30o 之间。 6． 拍摄全息图：配好显影液，定影液。盖上激光器，关灯。在底板位置 装上感光胶片后，开始拍摄傅立叶变换全息图。在底板的一个位置拍 摄，时间长 5S，移动底板，换另外一个位置拍摄，时间长为 10S，再 移动底板，换另外一个位置拍摄，时间长为 15S。 7． 取下底板放入显影液中显影二分钟，用清水冲洗一下。再放入定影液
全息光学信息存储解读
光信息专业实验：全息图像存储中山大学光信息专业实验报告：全息图像存储（2014年4月24日星期四）【实验目的】1.了解全息照相的基本原理和基本规律。
2.了解傅立叶变换全息图的基本原理。
3.掌握全息图像的存储和提取信息的方法。
【实验用具】He-Ne激光器、4f系统、防震台、秒表、尺子、底片、毛玻璃屏D76显影剂、F5定影液、夹子、电吹风机、抹布【实验原理】激光全息存储技术是一种利用激光干涉原理将图文等信息记录在感光介质上的大容量信息存储技术。
目前，这种信息存储技术是通过将缩微胶片上的影像转变为光信息，然后制出存储密度很大的全息图。
所谓全息照片就是一种记录被摄物体反射（或透射）光波中全部信息的先进照相技术。
全息照片不用一般的照相机，而要用一台激光器。
激光束用分光镜一分为二，其中一束照到被拍摄的景物上，称为物光束；另一束直接照到感光胶片即全息干板上，称为参考光束。
当光束被物体反射后，其反射光束也照射在胶片上，就完成了全息照相的摄制过程。
反射激光全息图像成像原理是将入射激光射到透明的全息乳胶介质上，一部分光作为参考光，另一部分透过介质照亮物体，再由物体散射回介质作为物光，物光和参考光相互干涉，在介质内部生成多层干涉条纹面，介质底片经处理后在介质内部生成多层半透明反射面(例如6微米厚的乳胶层里可以有20多个反射面)，用白光点光源照射全息图，介质内部生成的多层半透明反射面将光反射回来，迎着反射光可以看到原物的虚像，因而称为反射激光全息图。
全息照相主要分为两步，即全息记录和波前再现。
1.全息记录如图1所示,将激光器输出的光束分为两束，一束投射到记录介质上，称为参考光束；另一束投射到物体上，经物体反射或透射后，产生物光束，也到达记录介质。
两光束在记录介质上形成干涉条纹，把干涉条纹记录下来即得到全息图。
干涉条纹的明暗对比程度反映了物体上各处发光的相对强度。
因为射到底片上的参考光的强度是各处一样的，各处物光的强度不同，其分布由物体的发光决定，这样参考光和物光干涉时形成的干涉条纹在底片上各处的浓淡也不同。
全息存储实验
全息存储实验全息存储是20世纪60年代随着激光全息照相技术的发展而出现的一种高密度、大容量的信息存储技术发展起来。
全息存储是在全息照相技术的基础上发展起来的。
全息照相是由一路物光，一路参考光，在一定的夹角、一定的分光比满足相干条件情况下，经过曝光、显影、水洗、定影、水洗、晾干等处理得到一张全息图。
而这张全息图在未显影、定影之前，如果再改变物光、参考光的角度，相应的改变多种物体，可以得到多张全息照片,全息存储正是利用这一特点，把物光、参考光缩小成为“点”，再改变角度。
即在一个小点上，改变几个角度又记录多个物体信息，使得存储量巨增。
全息存储比一般的光学存储及磁盘存储有以下几种优点：1.存储量大：全息存储既能在二维平面上存储信息，又能在三维空间内进行立体存储，改变物光、参考光夹角，还能使许多信息重叠；2.保密性强：全息存储可以方便地进行加密存储，增加信息的安全性；3.全息图冗余度大：每一信息位都存储在全息图的整个表面或整个体积中，因此全息片上有污迹刮痕等缺陷对存储影响很小，也不会引起丢失信息的现象；4.全息图本身具有成像功能，因此，即使不用透镜也能写入或读出。
并且由于全息的材料不仅具有抗干扰能力，强度和保存时间久的特点，能批量生产，价格便宜。
全息存储被认为是最具有潜力能与传统的磁盘和光盘存储技术相竞争，成为当前大容量高密度光电技术领域的研究热点。
本实验介绍利用光学全息进行信息存储的实验原理。
[实验目的]1. 学会分析实验光路中对各光学元件的要求，从而加深对光路的设计。
2. 理解透镜的傅里叶变换性质，学会拍摄傅里叶变换全息图。
3. 利用傅里叶变换全息图，进行全息存储实验的原理及方法。
4.学会观察全息存储信息的重现像。
[实验仪器]激光器、电磁快门、反射镜、观察屏，扩束镜、准直镜、带移位器的干板架，带存储的图文资料玻璃板，普通的干板架，全息干版 透镜等光学器件。
[实验原理]全息高密度、大容量的存储是利用透镜具有傅里叶变换的性质的特点，把被存储的图文信息以点阵形式存储在直径为1mm 大小的点上。
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实验二用付里叶变换全息图作资料存贮
一、实验目的
1．掌握用付里叶变换全息图作资料存贮的原理．
2．用这种方法将一页书的文字存贮在直径小于2mm的小"点"上。
二、实验原理
全息存贮是用全息的方法记录物频谱，把图像、文字、数据超缩微地存贮起来的方法。
在前面介绍付里叶变换全息图时，曾经得到一个有益的启示，即物经过透镜以后在某一特定位置上会将物的的全部信息集中在一个较小的区域范围内，这一特性为全息存贮提供了有用的手段。
先将欲存贮的文字或图像用翻拍机照成一张l 35胶片．以此胶片作为物来存贮．物经透镜成像的光路如图2-1所示，图中AB为物，L为成像透镜，H为物的频谱面，B'A'为像面上物AB的倒像，当AB在L的前焦面时，可在像面上得到AB放大、倒立的实像。
全息存贮的记录原理如图2-2所示，存贮原稿AB的物分布为g(x。
，y。
)，用平行光将g(x。
．y。
)照明，用透镜L对物进行付里叶变换，在后焦面上得到频谱函数G(fx，fy)，其中fx＝x/?f，
fy＝y／?f，由于?比f小得多，所以G(fx，fy)在后焦面上的分布实际上集中在焦点附近，稍微离焦一点(离焦的原因详见讨论1)，频谱分布仍占直径约为1-2mm左右的小面积。
如在后焦面上放置一记录介质，并引入一束细光束R作为参考光与之相干涉．将物信息冻结在记录介质上，制得一张面积很小全息图，这就是全息存贮的记录。
要存贮的原稿P是一张负片，当光束透过原稿的透明部分时，它会发生衍射。
其衍射角的大小取决于原稿中空间频率的高低，在图2-1中，AB为存贮原稿的对角线。
考虑到最极端的情况，假设原稿在A、B两点具有最高的空间频率，则物光束透过原稿A、B两点时将有最大的一级衍射角，原稿中其它任何一点的一级衍射角都不会超过此值。
A、B两点的衍射光经过存贮物镜L后，将分别会聚于像面A'和B'点上。
同样，原稿中任何一点的衍射光也都被存贮物镜会聚于像面的某一点上，并必定在A'和B'之间。
如果在L的焦点附近放置全息干板，并引入一束与其相干的参考光R作全息记录，就能把由L射向像面的成像光束记录下来．全息存贮的再现光路如图2-3所示。
用细激光束C照射全息图，方向与记录时参考光R 的方向相同，必然又会衍射出被"冰结"的成像光束，并在相应于像面处得一放大实像．这就是全息存贮的再现过程。
三、实验光路
如图2-4所示．
四、实验仪器
He-Ne Laser：氦氖激光器BS：连续分束镜C：扩束镜(40 x)
L1 ：准直透镜O：被存贮物(透明胶片) L2 ：存贮物镜H：全息干板
另：孔屏、白屏，干板架(2个)、尺、激光功率计或检流计、曝光定时器、暗室设备一套等五、实验步骤
1．点燃激光器，调整由激光器出射的细光束与工作台面平行，用自准直法将各光学元件的表面调至与工作台面垂直。
2．排迈克尔逊实验光路，检查工作台面的稳定性。
3．按照图2-4依次加入光学元件排好光路，注意以下几点；
（1）调整C和L1相对位置，使二者共焦，从L1射出平行光
（2）在离L1的距离大于2f(f为L2的焦距)的地方放上白屏，在白屏和Ll之间加上付氏透镜，L2作为存贮物镜，沿光轴方向移动L2，使其后焦面和白屏重合，在L2前l-2倍焦距之间放进被存贮物(才能在再现时得到放大像)。
（3）M3尽量靠近存贮物镜L2的光轴，使参考光与物光有较小夹角，而且二者光程相等。
（4）调节BS的位置使在白屏处参考光与物光的微观光强比为3：1(使用微观光强比的原因见讨论4)．
其中宏观光强用功率计或检流计测量。
占空比为透明胶片透光面积和总面积之比。
4．离焦记录：将白屏从存贮物镜后焦面向后移动一个小距离，使物光斑直径为2mm 左右，参考光斑与物光斑严格重合。
关闭光开关，用全息干板H换下白屏，稳定lmin后用曝光定时器控制光开关曝光．
5．将曝光后的全息干板在暗室进行常规的显影、定影、水洗、干燥等处理得一存贮
全息图．
6．再现：把全息图放回干板架上，挡住物光，用原来的细光束参考光照射全息图，就
会衍射出被"冻结"的成像光束并在相应于B'A'的平面位置上用毛玻璃接受到存贮原稿的再现像．
六、讨论
1．全息图尺寸(最小光斑尺寸)的确定：光斑的大小必须和微缩资料分辨率一致，资料信息的最小分辨单元决定了全息图的最高空间频率?，即(?为激光波长，f为存贮物镜的焦距)．如果频谱面上能记录下空间频率最高的一组的?l级谱，则存贮资料的主要信息就被记录下来，可得到细节较清晰的再现像．可见，光斑的最小直径．对一般的文件资料，光斑直径小于2mm。
2．每个点全息图的最大容量由两个因素决定，一个是记录介质的性质，另一个是记录系统的光学性能。
存贮物镜是光路中的关键元件，所能记录的原稿大小受存贮物镜入瞳直径的限制，存贮透镜的入瞳直径必须大于存贮原稿的对角线。
再现像的质量很大程度上取决于存贮物镜的成像质量。
存贮物镜的鉴别率决定了所能存贮的原稿的最小细节，因而选用存贮物镜必须能鉴别整个存贮原稿。
另外，镜头的极限存贮容量Q必须大于要存贮的总信息量。
Q值指的是能在同一全息图里记录下的最大信息量，它与镜头的入射直径和鉴别率两者的平方成正比，Q值可按下式计算：
式中，D为存贮物镜的入瞳直径，单位为mm，C为存贮物镜的鉴别率，单位为线对／mm，由于鉴别率与物距及视场有关，代入公式的C值应取存贮物镜在所选工作距上全视场中的最低值：K为存贮原稿的长宽比，。
另外，对镜头的极限存贮密度Y也应有一定要求，存贮物镜的Y值指的是平均在全息图单化面积上所能存贮的最大信息量，其单位为bit/mm2。
Y值可按下式计算：，式中F为存贮物镜的F数，即相对孔径的倒数，它与常数K及全息图直径dH和焦面上艾利斑直径dA之比有关。
可见，为了获得较高的存贮密度，必须选用大相对孔径的镜头作为存贮物镜，而只靠选用短焦距的镜头来减小dH，或只靠选用大入瞳直径D的镜头来增加存贮容量的办法都无济于事。
3．通常记录漫反射体的菲涅尔全息图时，其光强比是测的参考光和物光的宏观强度比，而全息存贮记录时，目标是透明胶片，采用付里叶变换全息图的光路，离焦记录物光波的频谱，其强度在谱面上是不均匀的，即干板各处的调制度是不相同的。
这是不能再用宏观光强比而应采用微观光强比，即在物光有贡献的地方，单位面积的参考光强与单位面积物光强之比。
4．当存贮的物为文字时，由于提供的存贮图片上的信号(文字)是二进制的，并只要勾画出字迹来即可，因此，对光路的要求不高，光路中不加针孔滤波器都行，但在存贮图像时，要求加针孔滤波器，并且光路必须洁净，否则再现图像上要引起相干噪声斑纹。
5．当存贮文字密度较高时，就必须考虑记录介质本身引起的噪声，比如全息干板乳胶不平引起的噪声，表现为再现像中文字虽可逐个认清，但总体上光强有起伏，甚至出现水纹图像分布。
当存贮文字密度更大时，乳胶厚度随底片上表示文字的银粒密度不同而分布，造成更严重的噪声，使再现像中字迹断断续续，光强时强时弱．若再现像中有上述现像可换用存贮密度小的物。
6．若再现像中图像字迹只能分得清行．分不清细节，则多半是由于参考光与物光中心未对准造成。
图像空间频率高而参考光束偏小，使图像的高频信息(甚至?1级)未能记录在全息图中，也会造成上述现象．
七．问题与思考
用付里叶变换全息图作资料存贮时为什么要离焦记录?
请你在实验过程中探索一下最佳离焦量。