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付里叶变换全息图用于资料储存 实验目的： 了解付里叶变换全息图用于资料储存的原理和方法 实验原理： 1．付里叶变换全息图 光线通过衍射屏时，若入射光、衍射光或两者之一不是平行光，则这种衍射称为菲 涅尔衍射。在拍摄全息照片时，物体与全息干版的距离不大，因此一般全息照片都是记 录物光的菲涅尔衍射，这样拍摄得全息图称为菲涅尔全息图。如果拍摄对象是一平面物 体，在物与全息干版间放一透镜，物体放在透镜的前焦面上，则物体上每—点发出的光， 经过透镜之后，变成一束不同方向的平行光。若这时所用的参考光也是平行光，即物点 的光和参考光到达全息干版时均为平行光，这类全息照相称夫朗和费全息照相。如图 1 所示。这类全息片再现时，需用平行参考光照明全息片，再现的虚像及其共轭像均位于 透镜的焦平面上。如图 2所示如果在拍全息图时，全息干版位于透镜的后焦面上，通常 把这样的全息图称为付里叶变换全息图。 图 1 夫朗和费全息图记录 图2 夫朗和费全息图再现 2．资料储存原理 首先将欲存储的资料如图片，文字等翻拍成透光的缩微片，作为全息照相的被摄物 体，通常把这种微缩片称作信息片，用平行光照明信息片，并用透镜聚焦，在焦平面上 可以得到一个很小的光点。为了使物光照在全息干版上的光点均匀一些，从而提高全息 片的衍射效率，在拍摄全息片时，往往使全息干版少许离开物镜的焦平面，如图 3 所 示。离焦量用Δf／f 表示：一般取 0.1 左右。本实验所用的付里叶变换透镜是—块双 胶合正透镜。这样一张全息图在全息干版上所占的面积是很小的，所以可以用相继逐点 曝光的方法，将许多信息片的全息图记录在同一张干版上，组成一个全息图列阵。例如 每张全息图的直径为 1 2mm，间隔为0 3mm，则在一张 6cm×6cm的全息干版上，可以记 录 40×40=1600 张信息片，如果每—张信息片是—整页文字资料，则这样一张全息片可 存储厚厚的一本书的文字资料。 图 3 付里叶全息图 下面，我们推导—下记录在干版上的光点应该取多大的直径。 信息片中，那些平行排列的单元，如中文的横或竖单元，可以视为具有一定光栅常 数的光栅。设其最小可分辨单元(如两横之间的最小距离)为d，则在透镜后焦面上正负 一级衍射条纹之间的距离 d 为从衍射理论可知，只有当全息片记录了衍射光中正负一级 亮纹时，才能记录信息片中的主要信息。再现时所看到的虚象才比较清晰。为了 能分辨信息片上的最小分辨单元 d，全息片上光斑的尺寸最小应为 2fA／飞，参考光的 光斑应略大于物光光斑。否则看不清虚像，只能看到一排排亮痕。 对于 160×200mm 的汉字书页，笔划间距为 0.3mm，微缩片幅面为 15×20mm，则 d =0.03mm。当λ=0.6328μ m ， f=84mm 时，存储光斑的最小直径应为: 2f λ −6 2 0.6 10 84 × × × d 3.5 mm d 0.03 实验仪器 JCX-4D 型激光多功能全息测量仪，信息片 实验步骤 1 将JXC-4D型激光全息与光信息处理综合测量仪安装成图 4 所示光路。激光束被 分束镜分成两束，反射光作参考光，透射光作物光。物光由L 和L 两片凸透镜准直，照 1