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第五章光学全息精要.ppt
目前彩虹全息术在白光全息术中占有很重要的位置。一些大面积的彩虹全息图,在艺术上显示了巨大的魅力。特别是由于当前全息图的模压复制技术能进行大批量复制,其原始全息图大都不是彩虹全息图,所以彩虹全息技术仍在迅速发展。彩虹全息分为二步彩虹全息和一步彩虹全息。 5.8.1 二步彩虹全息 1969年,(Benton)受到全息图碎片可以再现完整的物体像的启发,提出了二步全息彩虹全息。 R H1 H1 D R 它包括二次全息记录过程:第一步对要记录的物体摄制一张离轴全息图H1,称为主全息图,如图所示;第二步是用参考光的共轭光照明H1,产生物体的赝实像,在H1的后面放一狭缝,实像与狭缝之间放置全息干板H,用会聚的参考光R记录第二张全息图,这张全息图就叫彩虹全息图。如果用共轭参考光照射全息图H,则产生第二次赝像,由于H记录的是物体的赝实像,所以再现的第二次赝像对于原物来说是一个正常的像,与原物的再现像一起出现的是狭缝的再现像,它起一个光阑的作用。 R H1 H1 D R 彩虹全息的再现光路如下图所示,如果眼睛位于狭缝的位置,就可以看到物体的再现像。眼睛位于其它位置时,则由于受到光阑的限制,不能观察到完整的像。如果用白光来照明彩虹全息图,则每一种波长的光都形成一组狭缝像和物体像,其位置可按5.5.13-5.5.15计算。 一般来说,狭缝像和物体像的位置随波长连续变化。若观察者的眼睛位于狭缝像附近沿垂直于狭缝方向移动时,将看到颜色按波长顺序变化的再现像。若观察者位于狭缝后方适当的位置时,由于狭缝对视场的限制,通过某一波长所对应的狭缝只能看到再现像的某一条带,其色彩与该波长对应。同波长对应的狭缝在空间是连续的,因此,所看到的物体像就具有连续变化的颜色,像雨后天空的彩虹一样。 二步彩虹全息的优点是视场大,但由于在制作彩虹 全息图,在经过二次采用激光记录过程,斑纹噪声大,因此直接应用有困难。1977年杨振寰等研究成功一步彩虹全息术,简化了记录过程,在实用方面取得了进展。 彩虹全息的本质是要在观察者与物体的再现像之间形成一个狭缝像,使观察者通过狭缝像看到物体的像,以实现白光再现。在一步彩虹全息方法中,用一个透镜同时把物体和狭缝的像记录下来,这样就不需要主全息图了。下图是其一种记录光路图。 F S H R 一步彩虹全息的记录与再现 H R 眼 5.8.一步彩虹全息 我们也可以把物体和狭缝放在透镜焦点以外使它们在透镜的另一侧成像,记录时仍将干板放置于物体像和狭缝像之间。如下图所示 F S H R 一步彩虹全息的记录与再现 物体和狭缝放在透镜焦点以外 H 眼 这种由波长不同而产生的像的扩展,叫做像的色模糊.具体讨论参见教材P142-145. 5.8.3 彩虹全息的色模糊 彩虹全息用白光再现时,在某一固定位置观察到的单色像的波长是包含一个波长范围的.根据点源全息图理论知道,像点是与波长有关的,在 的波段内,一个像点不是对应一个点,而是对应一个线段。 5.9 相位全息图 平面全息图的振幅透过率一般是复数,它描述光波通过全息图传播时振幅和相位所受到的调制,可以表示为 当相位延迟与(x,y)无关时,有 这表明照明光波通过全息图时,仅仅是振幅被调制,可称为振幅全息图或吸收全息图. 不影响透射波前的形状,分析 时可以不考虑. 用超微粒银盐干板拍摄全息图,经显影处理后就 得到振幅全息图。 为使观察平面上原始像、共轭像与晕轮光能分离开,b的取值应足够大。假定物体的宽度为 自相关的宽度则为 实现上述分离的条件是 或记录时的最小参考角应满足 在安排光路时需注意这一点 相干平面波 傅氏变换全息图的某些性质特点及其应用 1.衍射像分离的条件:要使再现时各演示像能分离开,则记录时参考点源位置与物的尺寸要选择合适,一般来说,b必须大于物体尺寸的3/2倍。 2.记录介质的分辨率:对记录介质分辨率的要求不受物体本身精细结构的影响,而取决于全息图中最精细的光栅结构,因而应该满足D?4?,其中D为记录介质的分辨率。 3.再现像的分辨率:再现像的分辨率取决于全息图的宽度,它所记录的空间频率越丰富(即高频信息越多),分辨率就越高,因而透镜孔径的限制将起很大作用,为充分利用透镜口径应将物紧靠透镜。 4.傅氏变换全息图所记录的干涉条纹的排列是有序的,这一点特别适用于计算全息。 5.特别适用于高密度全息存储。 全息信息存储 全息信息存储是一种大容量、高存储密度的信息存储方式。把需要存储的文字、图表等资料,拍摄制成36?24 或16?24 mm2,的负片。它们的空间频谱能量集中在很小的范围(线度1-2mm),因而可采用傅里叶变换全息图实现高密度的信息存储。假如每幅图像的全息图记录在直径不到1.5mm的点上,在10 ?10cm2 的全息底片上,记录成40?40 的点阵,
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