《工程光学》课件第12章.pptVIP

3.全息防伪

全息防伪是利用全息像制成防伪商标的技术。作为防伪商标需要大量复制，而大量复制全息像是一个难度较大的技术，难以仿造。全息图的复制比普通相片的复制要复杂得多。困难之处是全息图是由许多极其细密的干涉条纹构成的，这些条纹的间距可能达到1000线对／mm的量级，即使用成像质量极高的复制透镜，也不可能对这样精细的结构成像，所以要采用其它方法。一般可采用再现复制或接触复制的方法，但是这两种复制方法都不适用于制作防伪商标。适用于大批量复制的是浮雕型相位全息图的压模方法。相位全息图是指全息图的透射系数只改变相位而不改变振幅。相位全息图有两种类型：一种是记录介质(例如胶)的厚度改变，折射率不变，称为表面浮雕型；另一种是厚度不变，折射率改变，称为折射率型。前者易于复制，目前已得到广泛应用。用压模方法大量复制浮雕型相位全息图的工艺过程大致如下：第一步：制作相位全息图。通常是把相位全息图记录在正性的光致抗蚀剂上，而光致抗蚀剂薄层则是涂布在合适的衬底材料上，用通常记录全息图的方法曝光。为了和光致抗蚀剂的光谱灵敏度相匹配，必然使用适合于紫外区工作的短波长激光器。曝光后，光致抗蚀剂用腐蚀液进行显影。曝光量大的地方被腐蚀掉，曝光量小的区域留下了起伏的表面，其结果就是形成与曝光全息条纹结构相一致的高分辨率浮雕相位全息图。第二步：制作相位全息图模板。可以直接将第一步获得的光致抗蚀剂的原始全息图硬化，制作成全息图的复制品。但是，如果要制作大量的复制品，则应该对上述原始的光致抗蚀剂制成的全息图，经化学镀膜、电镀沉积后得到一个镍的浮雕相位全息图的母板。这类似于制作镍的唱片母板的电沉积方法。

第三步：复制浮雕型相位全息图。用乙烯树脂等材料，以上述的镍母板为模子，在镍母板上加热模压出透明的乙烯树脂复制片，或者热压成多层转印膜，直接印到纸介质上。这时必须仔细控制温度和压力，以保证复制全息图的质量。12.9傅里叶光学12.9.1傅里叶光学概述傅里叶光学是近代光学中的一个重要分支，它是用傅里叶变换这一数学工具，研究光的衍射问题。其主要内容涉及光波的复数表达、光学透镜的傅里叶变换性质、光学系统(透镜组)的傅里叶变换性质、光学滤波、光学信息处理等。由于光波空间频率概念及其表达式的引入，以及和傅里叶变换这一数学工具的结合，产生了傅里叶光学的基础：任一光波均可分解成许多沿某一特定方向传播的平面波的组合，每一平面波成分和一组空间频率值fx、fy对应，其传播方向则为cosα＝λfx和cosβ＝λfy,cosα和cosβ为此平面波的波矢k的方向余弦，λ为光波波长。

傅里叶光学已得到广泛应用，其典型应用有光信息处理、光计算、光学全息、光学系统像质评价(光学传递函数)、光学图像处理等。本节将介绍傅里叶光学基础：透镜和透镜系统的傅里叶变换性质。12.9.2薄透镜的傅里叶变换性质

1.透镜的相位调制作用

光波通过透镜的过程如图12－73(a)所示。从几何光学的观点看，平行光通过正透镜后，光线发生偏折，其规律为（12－95）（12－96）（12-97）（12－98)式中，f是透镜焦距。由此可见，透镜的作用是改变入射光波的相位。一般情况下不计算常量相位因子knΔ0，而把上式写成（12－99）这一结果适用于各种形式的薄透镜。只是注意：对于正透镜，f0；而对于负透镜，f0。图12－73透镜对光波的作用示意图2.透镜的光学傅里叶变换

利用薄透镜对光波相位的调制作用,可以进行光学傅里叶变换，下面以物在透镜前焦平面上的情况为例进行分析。在图12－74所示的光学系统中，在点光源S和正透镜L之间插入一透光片(物)，其透过率为t(x1,y1)。

图12－74中，U1、U1′两点各用两个相同的坐标表示，是为了表现透镜很薄。利用衍射积分并通过一定的推导后，可得到输出平面上的光场分布为(12-100)12.7.2某些其它孔径的夫琅和费衍射

1.如何大致判断某些孔径的衍射图样

利用已有知识及对对称性的考虑，可以对某些孔径衍射图样的形状作出大致的判断，这时应特别注意孔径的周期性结构和边缘。例如图12－62中，字母E的衍射图样可以看做竖直方向扩展的三缝衍射和水平方向扩展的单缝衍射的组合；字母A的衍射则可看做竖直方向扩展的单缝衍射和两个在与A的两斜线相垂直的方向扩展的单缝衍射的组合。正六边形孔径有三组对边，其衍射光分别向与其垂直的方向扩展，最后图样呈六角雪花状。正五边形孔径有取向各不相同的五条边，每条边均使衍射光在与其垂直的方向扩展(注意这种扩展亦是双侧而非单侧)，故其衍射图样中环绕中心斑有十个辐射状突出部分。换言之，正五边形孔径所形成的衍射斑的光强空间分布要比正