信息光学第五章苏显渝版作者窦柳明.pptVIP

（平面全息图）衍射效率定义：全息图的一级衍射成像光通量与照明光总光通量之比。 全息图的衍射效率用来反映全息再现的亮度。 光通量:可见光对人眼的视觉刺激程度 由振幅调制形成的全息图（振幅全息图）和由相位调制形成的全息图（相位全息图）衍射效率有较大区别。 5.12 平面全息图的衍射效率 5.12.1 振幅全息图的衍射效率 以最简单的全息图为例 ξ为全息图上条纹的空间频率。t0为平均透射系数，t1为调制幅度. （1）正弦型振幅全息图 （物光波与参考光波都是平面波） 振幅透过率（直条纹分布）： 在理想情况下，振幅全息图的t(x)在0至1之间。 用振幅C0的平面波照明，透射场为： 当t0＝1/2，t1＝1/2时，能够达到最大的变化范围。这时 5.12 平面全息图的衍射效率 再现像的正负一级衍射光强度为 ，因此衍射效率 在线性记录条件下，实际的衍射效率小于6.25％。 全息图上照明光照明面积。 一般介质并不能使t(x)由0变到1，而是在（0，1）区间内。 5.12 平面全息图的衍射效率 （2）矩形函数型全息图 其零级和正负一级为 其傅里叶级数展开为 透过率t(x)的变化是x的矩形函数，占空比50%的黑白光栅，周期 ，空间频率 5.12 平面全息图的衍射效率 用振幅为C0的平面波照明，透射波为 其正负一级衍射效率为 矩形函数全息图的一级衍射效率比正弦型全息图高。但是矩形光栅包括高于一级的其它级次，而正弦光栅没有。可以通过非线性显影提高一级像的衍射效率。 5.12 平面全息图的衍射效率 5.12.2 相位全息图的衍射效率 两束平面波干涉形成相位光栅。讨论正弦型和矩形光栅。 （1）正弦型相位光栅 透过率为 其中 为调制度， 为相位光栅的空间频率，根据贝塞尔函数的积分公式 可将t(x)展开成级数形式 5.12 平面全息图的衍射效率 用振幅C0的平面波垂直照射全息图，透射光场为 第n级的衍射效率 对于一级衍射，当 时， J1(1.85)=0.582有最大值。 5.12 平面全息图的衍射效率 正负一级衍射效率最大值 （2）矩形光栅形式相位全息图衍射效率 展开式 结论： 1）相位全息图的衍射效率比振幅全息图高； 2）矩形函数全息图的衍射效率比正弦型的高； 因此，为了提高衍射效率，一般情况下都将拍摄好的全息图进行漂白处理，使之转变成相位型全息图,能够产生更明亮的全息再现像。 5.12 平面全息图的衍射效率 体积全息图的衍射效率 其衍射效率的定义与平面全息图衍射效率的定义相同 “无吸收位相全息图”是指记录介质的吸收可以忽略的情形 “混合型全息图”是指既包含有振幅调制又包含有位相调制的全息图 余弦位相型体积全息图衍射效率最大。 5.12 平面全息图的衍射效率 各种类型全息图的最大衍射效率 5.13 全息干涉计量 全息术能记录和再现波前，全息干涉计量就是利用波前比较原理来研究物体的形变或空间折射率的改变。由于标准波前和变形波前是通过同一光路产生的，因此可以消除系统误差，降低对光学元件的精度要求，与其它干涉技术相比更优越。 全息干涉计量可分为单次曝光法、二次曝光法和时间平均法 5.13 全息干涉计量 5.13.1 二次曝光法 将初始物光波前与变形后的物光波前，先后两次曝光记录在同一张全息图上。再现时同时再现两个物光波，这两物光波会发生干涉，可观察到明暗相间的干涉条纹。根据干涉原理和干涉图样的数据可确定物理量的变化. 5.13 全息干涉计量 参考光波 初始物光波 变形后的物光波 两次曝光时间相同，总曝光强度 5.13 全息干涉计量 线性记录条件下，全息图振幅透过率 再现时用与参考光波相同的照明光波照明全息图，在全息图的透射光接收到原物和变形物的波前 干涉结果得到光强分布 由于变形前后的物光波前被“冻结”有全息图中，可通过再现产生干涉条纹，给定量分析带来方便。特别是采用脉冲激光作光源，用二次曝光法对某些瞬态现像（如冲击波）进行分析时，尤为方便。 为一组干涉条纹 5.13 全息干涉计量 如对白炽灯通电前记录干涉场，在通电后观察干涉条纹变化研究气体受热产生的折射率变化。 用平行光照射透明物体，透射光和参考光干涉产生产生全息图。第一次曝光时，是初始状态的样品（或不放样品）；第二次曝光时，样品已发生了变形（或放入样品）。 再现时用原来的参考光照明并在全息图后放置会聚透镜，眼睛位于透镜焦点处的小孔光阑处观察物面上的条纹分布。 引起位相变化的物理量可以是位移、折射率、变形、温度、密度等。 5.13 全息干涉计量 5.13 全息干涉计量 5.13 全息干涉计量 5.13 全息干涉计量 5.13 全息干涉计量 5.13.2