中科大光学讲义07全息照相.docx

第七章全息照相§ 7.1全息照相装置相干光照明，记录得到全息图，经线性冲洗，用单色光照射全息图，使物的 像重现。-基本原理1.原理根据惠更斯一菲涅耳原理，场点P的振动，即复振幅是由波前上的振动情况、 即复振幅分布决定的。而波前上的复振幅分布，是由光源决定的。所以，只要确 定了波前上的复振幅，则振动在波场中的分布是可以确定的。或者说，只要波前 上的复振幅分布存在，或被记录下来了，不管光源是否存在，P点的振动都和光 源存在时的情况是一样的。可以用某种方法记录波前，在用另一种方法使波前再现。当波前再现时，在 场点P看来，就相当于光源，即发出光波的实物被再现了。由于实物再现时，其 光波场的所有因素，振幅、位相等等均出现，即光波场的全部信息都再现了，所 以这种记录波前的方法称作全息照相。全息照相再现的是一个立体的实物。2,全息照相的记录及再现方法和装置参考光源全息图记录介质记录波前用干涉的方法，将实物的光波场（0光）与参考光（R光）的波场 相干叠加，干涉的光强分布记录在介质上，得到一张记录衍射花样的图片，即全 息图。再现波前用衍射方法，用参考光照全息图，衍射光即可以再现实物。3.对光源和记录介质的要求要求光源的时间相干性好，即是单色光，可以用激光实现。记录介质对光强 的反应是线性的。用照相底版，必须用线性的底版，并采用线性的冲洗工艺。二.光场分析1 .记录过程在场点Q, O光和R光的复振幅分别为V0(Q) = Aoei , U(Q) = A/机叫在记录介质上的Q点，由O光和R光干涉产生的光强为/(Q) = (U0 ÷ UR)也 + “)* = V0Vo + UrVr + UoVr + UrVo 二A/短+ 口%+ "区I(Q)中含有关于振幅和位相的信息，故称全息。2,线性冲洗经线性冲洗，全息图的透过率函数是干涉强度分布的线性函数，为KQ) = f°+ KQ) = 0 + M +t,)3.再现过程用参考光S' = ARZ而照射全息图(衍射)，从全息图上的透射光(衍射光)为U= Ur't =(Z0 + 阳 + 配汕+ (3Ar'ARIM-%)Uo + /卜蝙仇 I + 6煦+ SA训：透射波，入射的参考光振幅调制后透射。Co+ 6短)%'为0级波，为调制波。AR'Alie帆-蝙T/。：物光波的再现，是振幅和初位相改变了的物光波，相当 于实物的光强和空间位置发生了变化。+1级波。/34Md似血)为物光波的共挽波，是向另一方向汇聚的光波。1级波。+ 1级和1级波被称为李生波，其中+1级波再现了实物。三.离轴全息装置要想得到不受干扰的物光波，应使透射波和汇聚波与+1级波在空间上分开。 可以采用离轴全息装置。全息照相的原理是由D. GabOr在1948年基于上述分析提出。但当时由于无 法得到时间相干性好的光源，所以无法在实验上实现。1960年激光发明后，得以 实现。GabOr于1971年获得Nobel物理奖。