现代光学系统第五章教程.pptVIP

光学全息;本章是信息光学的基础，重点是全息术的基本原理，傅立叶变换全息；要求学生掌握基本原理，实现各种全息图的方法及其特点.;§5-0 概述;全息术的基本思想：波前记录与波前再现。; 记录介质只对光强有响应，不能记录波前携带的位相信息，只有使位相的空间调制转换为强度的空间调制才可能实现完整信息的波前记录——干涉法可实现这一转换。;记录介质上的总光强为：;怎样记录物体的干涉信息？ 常用的记录介质是银盐感光胶片，对两个波前的干涉图样曝光后，经显影处理得到全息图。 记录介质的作用相当于线性变换器，它把曝光时的入射光强线性地变换为显影后的振幅透过率分布。 全息图振幅透过率与光强成正比：;照相底板：以平板玻璃或胶片为底片,涂上卤化银(溴化银)晶粒的乳剂作为感光层。 曝光：当光照射后分解出银离子,形成不可见的潜影中心。 显影???在显影液中含有潜影中心的溴化银很快还原为黑色的金属银；未经受光作用的溴化银还原极慢。 定影：将未还原的溴化银溶解于水从乳剂中除去。 曝光量：曝光过程中记录介质表面上单位面积所接受的能量。I(x,y) t （光强?时间） 强度透过率：透过光强/入射光强。 光密度：表示显影、定影后底片上单位面积的含银量。它与强度透过率倒数的对数成正比。;用原参考光波照明全息图时，全息图的透射光场分布为：;在原物的位置上得到虚像。;2 用原参考光波的共轭照明;三 全息图记录和再现小结;全息术是基于光的干涉和衍射现象，系统就应满足一定的相干要求： 1）激光具有足够的时间相干性和空间相干性； 2）记录介质具有足够的分辨率，与物光可参考光的夹角相适应； 3）曝光期间，光学系统应稳定到波长的十分之一以内； 4）物光、参考光的强度比例要适当。; 成像具有三维特性，可以从不同的角度观测，而几何成像是平面像； 成像的方式不同：几何成像记录物面上的相对光强分布，而全息成像记录物体光波，包含相位信息。 全息图具有弥散性：一张用激光重现的透射式全息图，即使被打碎成若干小碎片，用其中任何一个小碎片仍可重现出所拍摄物体的完整的形象。不过当碎片太小时，重现景像的亮度和分辨率会伴随着降低。 而几何成像，去掉一部分底片，就去掉一部分像。 全息底片上每—点都收到被拍摄物体各部位发出的光，所以其中每一点都记录了每个物点的信息。; 全息照相可进行多重记录。 全息照相与记录时的物光和参考光以及再现时的重现光密切相关。这里包含两层意思： 记录时用什么物，则重现时也就得到它的像； 重现光与原参考光应相同。如果重现光与原参考光有区别(例如波长、波面或入射角不同)，就得不到与原物体完全相同的像。当入射角不同时，则像的亮度和清晰度会大大降低。入射角改变稍大时，像将完全消失。; 全息图可同时得到虚像和实像 实像能投射到屏幕上被观察到，而虚像则不能被投影观察。;五 关于全息记录介质;全息底板分辨率应适应物光、参考光夹角? 的要求： 2d sin(?/2)=? 其中d为条纹间距，?为波长。显然，底板分辨率l必须满足 1/d l。 特性曲线：两条曲线表针全息底片的特性 1）光密度和曝光量对数之间的关系曲线（D-lgE或H-D曲线）。 反差系数：? ＝tg?=ΔD/ ΔlgE 2） 曝光量和振幅透过率曲线（与底片的反差系数有关）。; 常见的全息记录介质： 1）卤化银乳胶：将30?80 nm大小的卤化银混合在明胶中均匀涂布在平面度很好的玻璃基片上。可用于振幅全息图和相位全息图，有较长的保存期。 2）重铬酸盐明胶：在明胶溶液中加入适量的重铬酸盐溶液而成的。是一种很好的位相记录介质，具有高衍射效率、高分辨率和低噪声的优点。缺点是怕潮湿、容易消像，需要密封。 3）光致抗蚀剂：是一种光敏有机材料，在光照射下，经显影产生浮雕像。 4）光折变晶体：在光的辐射下其折射率随光强非均匀分布而发生局部变化的晶体。; 按照参考光波与物光波主光线是否同轴，可分为同轴全息图和离轴全息图； 按全息图的结构和观察方式，可分为透射全息图和反射全息图； 按照全息图的复振幅透过率，可分为振幅型全息图和位相型全息图； 按全息底片与物的远近关系分类，可分为菲涅耳全息图和傅立叶变换全息图； 按所用重现光源，可分为激光重现和白光重现； 按记录介质乳胶的厚度，可分为平面全息图和体积全息图。;同轴全息图： 物体中心和参考光源位于通过全息底片中心的同一条直线上。 优点：光路简单,对激光的模式要求低，从而可以有更强的激光光源可用。 缺点：原始像和共轭像在同一光轴上不能分离，两个像相互重叠，产生“孪生像；记录物体必是高度透明的。;离轴全息图： 离轴全息图所给出的再现像不受其它各项的干扰，像的