S3光电检测技术03.ppt

* 3.3.3 激光全息测量技术 ② 物光波的再现 如果用和参考光一样的光波再现全息图，则得到的透射光波为 全息底片 虚像 O 照明光波 z y 物光波的再现图示 再现物波 * 3.3.3 激光全息测量技术 ② 物光波的再现 全息底片 虚像 O 照明光波 z y 物光波的再现图示 再现物波 在整个全息图上 近似为常数，则该项正好是一个常数乘上一个物体光波，它表示一个与物体光波相同的透射光波，这个光波具有原始光波所具有的一切性质，如果迎着该光波观察就会看到一个和原来一模一样的“物体”。所以，这个透射光波是原始物体波前的再现。 由于再现时实际物体并不存在，该像只是衍射光线的反向延长线所构成，称之为原始物体的虚像或原始像。 * 3.3.3 激光全息测量技术 ② 物光波的再现 该项也含有物体光波的振幅和位相信息，但是它和物光波前进方向不同，这可以从位相项中看出。它所表示的光波是比照明光波更偏离z轴的光束波前。 前的负号预示着再现光波对原始物体光波在相位上是共轭的。这表示的光波在全息图后边某处形成原始物体的一个实像。 全息底片 实像（共轭像） O 照明光波 z y 物光波的再现图示 虚像（原始像） * 3.3.3 激光全息测量技术 ② 物光波的再现 该项是在照明光束方向传播的光波，它经过全息图后不偏转，但是振幅会发生变化。 全息底片 实像（共轭像） O 照明光波 z y 物光波的再现图示 虚像（原始像） 全息图的再现可以看作是一复杂光栅产生衍射，包含零级，+1级与-1级衍射光波 * 3.3.3 激光全息测量技术 由于全息图记录的是物体光波和参考光波产生的干涉条纹，它分布于整个全息图上，因此，如果全息图缺损一部分，仅减少了干涉条纹所占的面积，降低了再现象的亮度和分辨力，而对再现像的位置和形状是毫无影响的。这就是说，全息图对缺损、划伤、油污、灰尘等没有严格要求，这一点在应用中具有重要意义。 * 3.3.3 激光全息测量技术 ③ 全息术对光源的要求 由全息术的原理知道，全息图的记录和再现依赖于光的干涉和衍射效应。因此，全息术对所用光源的要求不仅同普通照相一样具有能使底片得以曝光的光能输出，而且应具有为满足光束的干涉和衍射所必须的时间相干性和空间相干性—一般选择激光器。 ④ 全息底片的要求 全息底片一般采用在玻璃板基片上涂敷一层光敏卤化物膜层（俗称照相乳胶）制成的全息干板。对全息底片主要要求是分辨力。一般干涉条纹的密度是800lp/mm。因此，全息底片的分辨力要求是很高的，普通底片不能满足要求。 * 3.3.3 激光全息测量技术 全息干涉测试技术是全息术应用于实际最早也是最成熟的技术，它把普通的干涉测试技术同全息术结合起来，具有许多独特的优势： 1）全息干涉技术则能够对任意形状和粗糙表面的三维表面进行测量，测量不确定度可达光波波长数量级。 2）全息图的再现像具有三维性质，因此全息干涉技术可以从不同视角观察一个形状复杂的物体，一个干涉全息图相当于用一般干涉进行多次观察。 3）全息干涉技术是比较同一物体在不同时刻的状态，因此，可以测试该段时间内物体的位置和形状的变化。 4）全息干涉图是同一被测物体变化前后的状态的记录，不需要比较基准件，对任意形状和粗糙表面的测试比较有利。 * 3.3.3 激光全息测量技术 全息干涉方法包括： ① 单次曝光法（实时法）； ② 二次曝光法； ③ 多次曝光法； ④ 连续曝光法（时间平均法）； ⑤ 非线性记录； ⑥ 多波长干涉； * 3.3.3 激光全息测量技术 ① 静态二次曝光全息干涉法 原理：二次曝光全息干涉法是将两个具有一定位相差的光波分别与同一参考光波相干涉，分两次曝光记录在同一张全息底片上。当用与参考光完全相同的再现光照射该全息图时，就可以再现出两个互相重叠的具有一定位相差的物光波。当迎着物光波观察时，就可以观察到在再现物体上产生的干涉条纹。 * 3.3.3 激光全息测量技术 ① 静态二次曝光全息干涉法 * 3.3.3 激光全息测量技术 ① 静态二次曝光全息干涉法 设第一次曝光时物光波为 设参考光为 则第一次曝光在底片上的曝光量为 设第二次曝光时物光波为 设参考光仍为 则第二次曝光在底片上的曝光量为 * 3.3.3 激光全息测量技术 ① 静态二次曝光全息干涉法 两次曝光后，全息底片上总的曝光量分布为 若把曝光时间取为1，并假设底片工作在线性区，比例系数取为1，则底片经过显影、定影处理后得到全息图的振幅透射比分布为 * 3.3.3 激光全息测量技术 ① 静态二次曝光全息干涉法 用与参考光完全相同的光波再现全息图，则透射全息图的光波复振幅分布为 背景光 两次曝光时两个物光波相干叠加的合成波——产生干涉 合成波的共轭波——也产生干涉 * 3.3.3 激光全息测量技术 ① 静态二次曝光全息干涉法 现在