激光全息照相技术及其应用前景.pdf

第25卷第2期中州大学学报2008年4月

Vol.25No.2JOURNALOFZHONGZHOUUNIVERSITYApr.2008

激光全息照相技术及其应用前景

杨帆1,杨宁2
(1.中州大学国资处,郑州450044;2.河南教育学院物理系,郑州450014)

摘要:简述了激光全息照相的技术,总结出拍摄激光全息照片的条件,指出了激光全息照相的注意事项,并给
出了激光全息照相的应用前景。
关键词:激光全息照相;记录;再现;干涉;光栅;衍射
中图分类号:O436.1文献标识码:A文章编号:1008-3715(2008)02-0106-03

-φi0(x,y)
1引言物光波:UŽ0(x,y)=A0(x,y)·e(1)

-φi0(x,y)
激光全息照相是利用激光的相干性原理,将物体对光的参考光波:UŽR(x,y)=Ar(x,y)·e(2)

振幅和位相反射(或透射)情况同时记录在感光板上,也就式中A0,Ar,φ0,φ分别为物光波参考光波的振幅和初相
是把物光的所有信息全部记录下来,形成三维空间的立体图位。当两光波发生干涉,其合成光波为:

像。这种照相技术与常规的照相方法相比有独特的优点。UŽ(x,y)=UŽ0(x,y)+UŽR(x,y)(3)
它对疑难痕迹物证的检验,特别是无反差痕迹的检验、保留合成光强为:I(x,y)=UŽ(x,y)·UŽ(x,y)3
3
痕迹物证的检验具有重要的推广使用价值。在全息照相中,=[UŽ0(x,y)+UŽR(x,y)]·[UŽ0(x,y)+UŽR(x,y)]

22i(φ-φ0)-i(φ-φ0)
感光片记录的不是图像,而是光波。=A0(x,y)+Ar(x,y)+A0Are+A0Are(4)
2
2激光全息照相的理论分析式中各项的物理意义:第一项A0(x,y)为物光波的光强
2
2.1全息照相的记录分布,第二项Ar(x,y)为参考光波光强分布,第三项、第四项
如图1所示,是漫反射全息照相拍摄(记录)的光路,分是交叉项,由物光波和参考光波干涉产生。记录下来之后,

束镜将激光光束分成两束,一束激光经平面镜M1、扩束镜L1形成了干涉图像———光栅,它包含有物光波的振幅和相位信
[1]
照射到被摄的物体上,经物体的漫反射,照射到全息干板E息。

上,称为物光UŽ0另一束激平面镜M2、扩束镜L2直接照射到2.2物光波的再现

全息干板E上,称为参考光UŽR。两束光将在全息干板上产记录有物光波全部信息的干板经显影、定影即成为一张
生干涉,形成干涉条纹。设全息图片。将其放回拍摄时的原光路图中,仅用参考光将其
照明就可以观察到物像的再现。

图2全息干板的曝光特性曲线
图2是全息干板的曝光特性曲线。曲线上的a、b段为
线性工作区我们在记录拍摄全息图片时可以适当控制干板
图1全息照相的记录光路,

收稿日期:2008-02-01
作者简介:杨帆(1978—),女,河南商丘人,硕士,中州大学国资处助教。

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的曝光量和显影的时间,使得显影后的全息图振幅的透过率相干性和时间相干性,实验中采用He-Ne激光器,用其拍
与曝光量成线性关系。摄较小的漫散物体,可获得良好的全息图。

即透过率:t=t0+βH=t0+βTI(5)

式中t0为未曝光干板的振幅透过率,β和T分别为全息干
板感光度和曝光时间,I为物光波和参考光波的合光强。用原
参考光照射全息图时,经过全息图的衍射后的透射光波为:

-φi(t0+βTI)
UŽ(x,y)=UŽR·t=Are

-φi22i(φ-φ0)-i(2φ-φ0)
=Are[t0+βT(A0+Ar+A0Are+A0Ar]
φφφ
=(t+βTA2)Ae-i+βTA2Ae-i+βTA2Ae-i0+
0rr0rr0图4观察实象
β2-i(2φ-φ0)()
TArA0e63.2全息照相系统要具有稳定性
由(6)式中可以看出透过全息图片的光波由四项内容由于全息底片上记录的是干涉条纹,而且是又细又密的
[2]
组成。干涉条纹,所以在照相过程中极小的干扰都会引起干涉条纹
第一项(β2)-φi是沿再现光方向上的透射光
:t0+TArAre,的模糊,甚至使干涉条纹无法记录。比如,拍摄过程中若底
β2
振幅是再现光的t0+TAr倍,这是零级衍射光。片位移一个微米,则条纹就分辨不清,为此,要求全息实验台
2-φi
第二项:βTA0Ar·e也是沿再现光方向上的透射光,由是防震的。全息台上的所有光学器件都用磁性材料牢固地

于A0不是常数使得项透射光有一定的扩散,但由于A0一般吸在工作台面钢板上。另外,气流通过光路,声波干扰以及

较Ar小很多,因此这项可以忽略。温度变化都会引起周围空气密度的变化。因此,在曝光时应
2-φi0
第三项:βTArA0e是沿原物光波方向的透射光,也就是该禁止大声