激光全息干涉测量技术.doc

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1、激光全息干涉测量技术1 激光全息干涉测量技术发展史 全息技术是英国科学家丹尼斯 盖伯（Dennis Gabor）在1948年首先提出的。但是直到1960年初，激光器的出现才为这种方法提供了适用的、具有足够相干性同时又具有高度单色性的照明光源。1962年利思（Leith）和厄帕特尼克斯（Upatnieks）提出离轴全息图，全息术的研究进入了一个极为活跃的阶段，相继出现了多种全息方法，开辟了全息应用的新领域，成为光学的一个重要分支。光学全息术的发展到现在经历了三个阶段。第一阶段是盖伯用水银灯记录同轴全息图，这是全息术的萌芽时期。其主要问题是再现原始像和共轭像不能分离，以及没有理想的相干光源。第二阶

2、段是利用厄帕特尼克斯提出离轴全息图，把原始像和共轭像分离，同时激光器的出现为全息术提供了理想的光源。这一阶段全息术在理论上建立了基础，在可能的应用方面作了大量的实验，取得了丰硕的成果，在全息记录材料方面也得到了相应的发展。第三阶段是激光记录白光再现全息术，主要有反射全息图、像全息图、彩虹全息图及合成全息图，使全息术在显示方面展示其优越性。反射全息图，特别是真彩色全息全息图一成为已成为一种高贵的艺术品，在科学技术上亦有较重要的应用价值。浮雕彩虹全息图的研制成功，发展了全息图模压大批量复制技术，现已形成全息印刷产业。经过近十几年的发展，全息术被应用于许多领域：如全息干涉计量、全息三维显示、全息显微

3、术、光学信息编码存储、光学信息处理等等。目前随着实时记录材料和性能优良的光聚合材料的发展以及全息术和光电技术，计算机技术相结合，全息术在科学技术上的应用也扩展到实时全息干涉自动测量、光学图像实时处理、光计算等新的应用领域。一些有特殊功能的全息光学元件如光学互连元件、二元光学元件、多功能全息成像元件空间光调制器、空间滤波器等全息方法来制作有其优越性。特别是计算机全息图的实现，补充了照相记录全息图的不足。2 激光全息干涉测量原理全息技术分两步成像，即全息图的纪录和物光波的再现。2.1 全息图的纪录用相干光照射物体，物体散射出来的光投射到全息干板上，同时用同一光源发出的另一部分相干光波作为参考光也投

4、射到全息干板上，于是两束光在全息干板上形成干涉。在感光乳胶的作用下，干涉条纹被记录下来。这样曝光后的干板再经过适当的显影，定影处理就成为全息底片。这个过程就是记录过程。设参考光束以一定入射角照射干板，其电矢量为 设物体光束的电矢量为 参考光波是一个强度均匀的平面波，它以入射角i照射到记录介质上，介质上各点的强度分布是相同的。而相位分布则随y值而变化。如果以入射到o点的光波的相位为参考，那么入射到记录介质上任一点P（x，y）的光线的相位将比入射到o点的光线相位延迟， 则在任一点P（x，y）的参考光波为 对物体光波由于入射到记录介质上各点的振幅和相位均为x，y的函数，所以在点P（x，y）物体光波为

5、 于是参考光波和物体光波在P点的合成分布为 记录介质记录的是光强信息，即 参考光是固定不动的，所以全息底片上的干涉条纹主要由物体光束调制，即干涉条纹的亮度和形状主要由物体光波决定。因此物体光波的振幅和相位就以光强的形式记录在全息底片上。全息底片经过显影和定影处理之后，就成为一张全息图。2.2 物体光波的再现全息底片经处理后有一定的振幅透过率t（x，y），振幅透过率t（x，y）和曝光量E在一定范围内是线性关系。当记录介质的曝光使用这线性部分时，所得到的透过率就和曝光光强成线性关系。 t（x，y）=mI（x，y） 用和参考光波一样的光波作为照射光波来照射处理后的全息图，得到的透射光波为 如果参考光

6、波是充分均匀的，即为常数，则就表示一个与物体光波相同的透射光波，这个光波具有原来物体光波的一切性质。如果我们迎着这个光波观察就会看到一个和原来一模一样的物体，这个透射光波就好像是原物体发出的。所以我们称这个透射波是原始物体波前的再现。 由于再现时实际物体并不存在，该像只是由衍射光线的反向延长线构成的，所以我们称这个像为原始物体的虚像。2.3 全息干涉条纹的调制度物体光波和参考光波在记录介质上相干叠加后所得到的强度分布特点方程为：由上式看出，光强分布是在一个均匀项上加一个余弦调制，即全息图上的光强调制是按正弦变化的，这种正弦变化的纪录就得到干涉条纹，如下图所示： 光强分布曲线图再现时起到正弦光栅

7、的作用。物体光波振幅对参考光波调幅，物光波位相对参考光波调相。振幅调制度为：；当Ar=Ao时，有最大调制度为1。如果干涉条纹的强度分布是单纯的正弦型分布，则这个调制度有时也成为条纹的对比度。2.4 全息干涉测量中的光源和底片光源：在全息干涉测量中，由同一光源发出两部分相同的相干光波；其中一部分用来照射物体，然后由物体散射出来即为物波，投射到全息干板上，另一部分相干光波作为参考光也照射到全息干板上，于是在干板上形成物波与参考光波的干涉。全息底片：曝光后的干板经过适当的显影、定影处理就成为全息底片。全息图的底片就是用来记录全息图的地方。大多数全息图记录在由悬浮在明胶层的细微银卤化物晶体粒构成的高分

8、辨率照相乳剂上。这些乳剂大多数涂敷在玻璃板上，也有一些用粗酸纤维基的底片。3 激光全息干涉测量技术3.1 全息干涉测量技术全息干涉测量技术是全息技术应用于实际的最早也是最主要的技术之一，1965年首先由 PPowell及 KStetsen提出。它把普通的干涉测量同全息技术结合起来，有如下特点。（1）一般干涉测量只可用来测量形状比较简单的高度抛光表面的工件，而全息干涉测量能够对具有任意形状和粗糙表面的三维表面进行测量，精度可达光波波长数量级。（2）由于全息图再现的像具有三维性质，故用全息技术就可以通过干涉测量方法从许多不同视角去观察一个形状复杂的物体，一个干涉测量全息图就相当于用一般干涉测量进行

9、的多次观察。（3）全息干涉测量可以对一个物体在两个不同时刻的状态进行对比，因而可以探测物体在一段时间内发生的任何改变。这样，将此一时刻物体与较早时刻的物体本身加以比较，在许多领域的应用中将有很大优点，特别是适用于任意形状和粗糙表面的测量。（4）全息干涉测量的不足之处是其测量范围小，仅几十微米左右。3.2 常用的全息干涉测量方法。1实时法实时法是物体曝光一次的全息图，经显影和定影处理后在原来摄影装置中精确复位，再现全息图时，再现像就重迭在原来物体上，若物体稍有位移或变形，就看到干涉条纹。由于这种干涉测量方法是即刻发生的，因而称为实时全息干涉计量法，简称实时法。实时法通过观察干涉条纹的变化情况来研

10、究物体的变形趋势和状况，探测和检查物体内部的缺陷。其原理如图实时法原理图实时法只用一张全息图，能够随时改变物体的变形条件（如应力、温度），实时地观察不同条件下物体的变形情况。但在实际应用中要求全息图必须严格复位，如果复位精度不高，将直接影响测量精度；乳胶收缩会产生少许附加条纹，也会影响精度。但实时法使用方便，节省测量时间，特别适用于测试透明物体中的一些现象。2二次曝光法二次曝光法全息图的制作和实时法全息图的制作在第一步是完全类似的，只是在第二步二次曝光法拍摄了第一次未变形物体的全息图后，全息底片并不立刻进行处理，而是在原来的位置不动，让加载系统对物体加载使物体变形，当物体变形到所要观察的状态时

11、，再在同一张全息干板上对变形后的物体进行第二次曝光记录，然后将干板进行处理。这样全息干板上就记录了物体在两个状态时的全息图。当用和记录时参考光束入射方向相同的照明光波照明二次曝光全息图后，再现的原物体光波和变形后的物体光波发生干涉，在再现像上会看到由变形或位移引起的干涉条纹。二次曝光法的原理如图所示。2 (a)为全息图记录过程，物体在两种状态下的位置分别为Oo1和Oo2，波阵面分别为Uo1和Uo2，在同一张底片H上进行二次曝光，获得一张二次曝光的全息图。(b)为再现过程，再现像Oo1和Oo2之间存在相位关系，在Oo1和Oo2重合处出现干涉条纹，干涉条纹便记录下了物体在两个状态下的位移或变形量。

12、由于二次曝光法的干涉条纹是两个再现光波之间的干涉，故不必考虑物体与全息图的位置精度，而且获得的是物体两个状态变化的永久记录。二次曝光法用于研究许多材料的性能参数，如检查材料内部缺陷，在两个不同时刻材料或物体的变形量等。若采用脉冲激光，二次曝光法就可以应用于瞬态现象的研究，如冲击波、高速流体、燃烧过程等，可以计量到1/10波长的微小变化。图2 二次曝光法的原理（a）全息记录过程（b）再现过程另外，二次曝光中干涉条纹往往是由两个因素引起的，一个因素是两次曝光中间物体状态的变化，另一个因素是两次曝光时光波频率的变化。后一种因素往往使问题复杂化，有时频率的变化甚至使干涉条纹消失，所以为保证测量的准确性

13、，要严格控制激光器输出光波频率的稳定性。3时间平均法多次曝光全息干涉测量技术的概念可以推广到连续曝光这一极限情况，结果得到所谓“时间平均全息干涉测量技术”。这种方法常用来研究特殊振动的物体，对周期振动物体作一次曝光。当记录的曝光时间远大于物体振动周期时，全息图上记录的是振动物体各个状态在这段时间中的平均干涉条纹。当这些光波又重新再现出来时，它们在空间必然要相干迭加，由于物体不同点振幅不同而引起的再现波位相不同，迭加结果是再现像上必然会呈现和物体的振动状态相对应的干涉条纹，亦即产生和振动的振幅相关的干涉条纹。时间平均法可用非接触方法来获得振动体的振动模，能对整个二维扩散的表面精密地测出振动的振幅

14、。测量对象以粗糙面较为适宜，同时，可对小至晶体振子大至扩音器、乐器、涡轮机翼等进行振动分析。3.3 激光全息干涉测量的应用领域与实例（一） 尺寸和形状检测 利用激光全息干涉测量技术可对近似相同的形状和尺寸进行机密比较，测量精度可达到0.10.51 全息长度比较仪2 测量表面粗糙度3 测量汽缸内孔4 测量发动机活塞的热变形为正确地确定汽缸活塞的设计尺寸，提高发动机的效率，必须知道活塞受热后变形的情况。图是全息干涉测量活塞热变形的光路图。透镜 L和 L组成准直系统，把细的激光束扩展成大孔径的平行光束。分光器 犅 把这个光束的一部分投向活塞，经活塞表面漫反射后，返回并穿过B，由视场透镜L投射到全息底

15、片 H上，这是物光。穿过分束器 B的另一束光经反射镜L反射到底片上，这是参考光。物光和参考光的光程差尽量要小，在实际应用中，它小于cm。在底片 H 上，物光和参考光的光强比为。在这个比例下，通过视场透镜L在观察屏E 上二次曝光法和实时法都能观察到清晰的干涉条纹。(二)缺陷检测 利用被测件在承载或应力下表面微小变化的信息，就可以判定被测件某些参量的变化，发现缺陷部位。（三）振动的测量振动的测量是由振动物体拍摄的全息图再现后观测的，最基本的方法是时间平均法。此方法准确度和灵敏度都很高，特别是利用三维信息来研究振动物体的振型，是振动测量从来没有达到的。因此，在工业和科学研究上得到很多应用，全息测振已

16、经成为解决振动问题的一种工具（四）粒子与流场分布测量全息干涉技术对粒子尺寸和流场三维分布可进行很有效的测量，是获得整个流场定量信息的理想方法，目前已在空气动力学、气动传输、蒸汽涡轮机测试、雾场水滴微粒尺寸分布、透明体的均匀性分布、温度分布、流速分布等方面得到应用。3.4 激光全息干涉测量仪器的生产厂家及特点1、 南京慧波理工科教仪器研究所JC-1D型多功能激光全息测试仪简要说明:JC-1D型多功能激光全息测试仪是一种大工作台大光学件型的多功能激光仪器，它能拍摄面全息、反射全息、两次曝光全息、时间平均全息，可用全息干涉计量和散斑干涉计量定量测量物体的位移场，此外还可测激光波长、相干长度、透明介质

17、厚度、折射率等。本仪器可开设多个物理实验。2、 挪威Optonor公司 VibroMap 1000 & VibroMap 5000用于零件和机构的设计中振动特性的测试评价，非破坏性试验，微机电机构振动测试，声学测试等。被测对象从零点几毫米到几米，实时和事后的3D全息模态分析。3中国科学院上海光学精密机械研究所 型激光全息干涉仪是一种原理新、口径大、精度高的用于光学材料均匀性测量的大型精密测试仪器。其测量原理是将全息成象原理和经典干涉原理相结合，运用二次曝光全息差分干涉技术，获得被测件的反射和透射干涉条纹，由组合干涉图求得两组干涉条纹的级序，联立求解两组条纹的干涉方程，即可得到折射率微差和厚度微

18、差。该仪器可同时测定和，因而易于实现高精度测量：一般可达。仪器口径为毫米，易于制造，且造价较低。4激光全息干涉测量技术的其他应用自半个世纪激光全息技术发明以来,其应用领域和范围不断开拓,对相关技术和行业的影响越来越大,尤其是近年来随着激光全息技术与其它学科技术的综合运用,更展现了它巨大的应用前景。1瞬态激光全息干涉计量技术的应用领域及近几年来开发研制的相关仪器设备瞬态激光全息干涉计量涵盖了超短脉冲激光、全息术、光电图象传感器、光敏材料和计算机图象处理等新兴学科领域,实现对瞬态过程的记录、再现和判读,做到对如位移、转动、应变、应力、振动、温度、压力、质量密度、电子密度等物理量的精确测量,从而达到

19、对应力场、流场、燃烧场、冲击波、生物过程及无损探伤等超快物理现象的可见化诊断。近几年新开发和研制的典型瞬态激光全息干涉计量测试设备主要有：(1)用于测试火箭发动机喷嘴雾化特性的YSCl型运动粒子瞬态激光全息测试仪;(2)用于激光热核聚变稠密等离子体电子密度测量的SPQ-1型四分幅皮秒紫外线激光全息探测仪;(3)包括记录、再现、图象处理三部分的瞬态激光全息干涉计量测试系统;(4)用于对航空、航天、石油化工等部门常用的膜盒进行位移检测的激光全息光栅精密测试系统。(1)水平偏置椭圆管自然对流放热的激光干涉测量。激光实时全息干涉法是一种非接触式的全场性的测量新技术,对流体无扰动,使用方便。当改变实验工

20、况时,它便于连续观察和记录流体的实时变化情况,在传热和传质等领域得到广泛的应用和研究。(2)分离器入口段颗粒间相互作用的激光全息诊断。脉冲激光全息系统具有很好的诊断动态颗粒场的能力,将其用于气固两相流的研究,可以获得颗粒在流场中运动历程的三维高速瞬变行为细节,并具有很高的时间和空间分辨率。为人们深入细致地研究气固两相流动提供了可能。2激光全息技术在交叉和边缘领域中的应用及发展趋势(1)全息激光防护薄膜在光电对抗中,激光干扰!致盲武器将干扰、致盲、甚至毁伤对方武器系统中的光电传感器和人眼,从而使对方丧失战斗力。全息激光防护薄膜是采用高透明涤纶软片基,涂敷重铬酸盐明胶作为光敏介质,采用激光全息技术

21、制作的反射或三维相位光栅。全息激光防护薄膜能粘贴在光学系统上,实现按要求反射特定波长的激光,起到防护激光辐射的作用。薄膜能让除特定波长的激光外的其它波长的光较少衰减地通过,可见光透过率高,对光学系统的视场亮度和像质影响较小现在研制的激光防护薄膜均可以承受二十次左右0.53微米波长激光的辐射,可见光透过率均在72%以上。今后的发展方向是进一步提高承受激光辐射的次数和强度。(2)采用激光全息技术研制的实时指纹取像系统指纹识别系统在工业发达国家已经广泛地运用于身份识别的各个领域。2002年,甘平教授采用激光全息技术研制的实时指纹取像系统,具有质量好,无畸变、无失真和图像清晰的特点,甚至能看见指纹脊上

22、的腺孔,且可用平行光或发散光照明,填补了国内在该项技术上的空白,目前正在形成产业化。将来通过指纹识别技术与IC卡结合可构成指纹IC卡取代ATM卡、制造指纹防伪证件、指纹考勤机以及取代门钥、身份照片、证件、图章和ID系统等,还可取代计算机系统的运用程序密码,具有很大的应用和产业前景。(3)激光全息扫描技术激光全息扫描在高速打印机、条码阅读器、激光投射系统、光电跟踪等一系列应用中,充分显示了其应用前景。激光全息扫描能实现多方位、多焦距的扫描,能产生一个三维的扫描场,有收集被扫描物散射的散射光的功能。在散射光中包含着被扫描物的信息,全息图把带有此信息的散射光汇聚到探测器。对于不需要的环境光,它还有滤

23、波的作用。激光全息扫描器的优势在于系统的尺寸,对驱动器的要求,扫描速度,机械容差以及价格但它在精度上并不占有优势;目前还缺乏宽带的记录材料,因此,记录和再现中要使用不同波长的激光,这会引入一些像差;为了得到高质量的光斑,必须进行一些像差校正的工作;全息图的衍射效率也是一个较大的限制。周崇喜、杜春雷等开发研制了一种新型的二元光学二维纯位相型激光扫描器比较传统的扫描器具有扫描范围大、转动惯量小!容易实现二维扫描!衍射率高、易于制作的特点。提高精度、减小像差、减小校正工作,仍然是激光全息扫描技术今后应着力解决的问题。(4)激光全息光刻技术与双光子聚合技术(高分子光化学)相结合生产光子晶体光子晶体是具

24、有光子带隙的一种新型光学材料,被美国科学杂志列为当今十大科学进展之一。由于其运行速度快,能量消耗少,效率高,在光波导器件!高效率发光二级管、光滤波器、光子开关等方面具有巨大的应用潜力,将逐步取代传统的电子器件而要制造出具有更高折射指数的光子晶体,就需要通过激光全息光刻技术与双光子聚合技术,先制造出聚合物结构作为模板,再用其它高折射率的材料(Si、Ge、TiO2等)进行填充,通过煅烧!化学腐蚀等方法除去模板来实现。将来当联通光纤网时,能对信号进行分检和解码的机顶盒将纳于光子晶体光纤和器件中,而不再使用笨重的传统光纤和硅元件电路。光子晶体的开发和研究会极大地促进新世纪IT产业的发展,通信网的全光化

25、成为必然的趋势,21世纪的通信网将成为光子网络。在这个过程中,激光全息光刻技术与双光子聚合技术将发挥至关重要的作用。 3激光全息技术在防伪、印刷及包装领域的应用及发展趋势 从世界范围看,激光模压全息术在80年代中期形成了一种产业,90年代达到了鼎盛时期。无论是高档商品促销,名优商品的防假冒或有价证券(如信用卡,钞票,护照签证)的防伪和加密以及图书、印刷、印染、装潢、纪念邮票和广告标牌等等,都普遍采用激光模压全息技术。模压全息图的制作主要分为三个阶段:激光摄制原片全息图,电成型制金属模板,模压复制。这三个阶段的生产工艺和技术要求都比较高,但由于防伪是该产业的技术关键,而重现具有动感的三维立体图像

26、是激光全息技术作为防伪手段的纲,所以母版全息图的摄制就成了这三个阶段中的关键环节。在母版全息图的制作上,上世纪八,九十年代比较典型的激光全息技术有:二维多层假彩色编码技术!真三维全息术!真彩色全息技术、合成全息术、动态全息术以及在全息标识上的加密技术。且在实际制作过程中又常将23种方法综合交叉使用,使全息图上具备光电、光磁、红外、荧光显示等多重防伪手段。但到了上世纪末和本世纪初,随着行业内部竞争的加剧和防伪技术要求的不断提高,使激光模压全息技术面临着在挖掘防伪潜能上必须有新的突破。(1)近年来,美国斑马图象公司推出了三维图像的数字化采集和拍摄技术。该技术是将被拍摄的物体放在旋转平台上,应用数码

27、相机对物体的不同侧面拍摄出一系列二维图片,输入计算机进行处理后(或用计算机本身生成一系列的图像)依次显示到空间光调制器上,在暗室中用激光依次照射图片,形成散射光束。用全息摄影技术将这些信号光束依次记录在同一块全息乳胶底版的不同条形区域或方形小区域中,经过化学处理后形成全息图,在白光点光源照明下可再现原来记录的一系列图片的信号光束,组成鲜明的大视场、大视差的三维彩色像。该技术的优点:(a)由数码相机采集输入计算机的一系列图像是数字化图像,其像质和彩色等可以方便的进行处理,并且整个记录过程可以应用计算机进行自动化控制。(b)由于采用像素记录信息,每个像素之上记录了一束图像信息,许多块可拼接成为更大

28、的全息图版,没有限制。(c)采用了空间光调制器进行拍摄以及自动化控制和实时处理(采用光聚合物记录介质),免除了烦琐复杂的处理步骤,以及使用昂贵的大功率激光器。(2)2001年,曹汉强!朱光喜等研究出一种基于超复数系的数字全息图像生成方法。制作过程是:先在计算机上采用VisualC5.0设计分形数字图像序列生成系统,生成模拟物体运动的数字图像序列,并经过过滤波变换和动感测试,将分形数字图像按生成顺序输出到透明片上。然后,对透明片进行全息照相,就能得到一张浮雕型的白光再现彩虹全息图母全息图。该全息图再现时可看到不同层次的图案,产生出运动的效果,色彩艳丽的图像给人以艺术的享受。由于分形数字全息图像生

29、成过程具有较好的参数可控制性和不可逆转性,以及采用了多层曝光,合成的防卫标志难以仿制。(3)2003年,苏州大学研制成功并已批量生产/数码激光全息照排系统。该系统用计算机将普通的图形或图案转换成新的图形格式,由像素全息系统自动地在记录材料(光刻胶片)上光刻出全息母版;系统能组合不同的动感图案,动感效果和加密方案。系统生成的图像在360度的视角内任何光源和观察条件下可视,且随观察位置的改变而动态变化。系统对环境中的振动影响不敏感,无须使用全息隔振台,这是激光全息技术领域中的一个技术突破。近几年,光刻点阵全息技术!实时光电图像全息合成技术、光聚合物反射全息图技术、真彩色全息图技术、脉冲激光全息图技

30、术也有望突破传统的照相方式,让激光全息防伪技术达到新的境界。2003年,倪星元,张志华等研制成功了可替代传统镀铝防伪薄膜的透明TiO2激光全息防伪薄膜,这种新薄膜具有纳米多孔结构,能精细的反映激光全息图,在防伪功能和科技含量上都有了提高,可见光透过率为90%,折射率可达1.8以上。现在世界范围内每年全息材料的销售额超过十亿美元,并且呈逐年增加的趋势,其中用于安全防伪目的的全息材料占全息市场的60%以上。可以预见,随着社会的进步和经济的发展,这一市场的规模会更大、技术水平会更高。一、激光全息照相技术激光全息照相技术用途最广泛的是用来制作彩虹全息图，其制作过程分三阶段来完成，即激光全息照相母版制作

31、、电铸金属模压版、彩虹全息图模压复制。在这里，我们对这三阶段分别进行简单介绍。1、 激光全息照相原理激光全息照相是指用激光干涉的方法将我们需要的物体图像信息记录于感光载体上，再经过光的衍射等技术处理形成在可见光下也能再现的彩虹全息图的过程。简单的说，激光全息照相就是干涉记录和衍射再现。干涉记录 激光器发出的相干性很好的激光束经过分光镜分为两束光，一束光被称为参考光，经过反射镜、扩束镜后照射在感光载体上（一般是光致抗蚀剂的光刻胶版）；另一束光被称为物光，经过光学镜组后照射在物体上，经过物体反射后的物光携带着物体的光信息，与参考光相遇在感光载体上，并在感光载体上形成干涉条纹。这个干涉条纹记载了我们

32、拍照物体的全部信息，包括光强信息和位相信息。这个感光载体经过显影、定影，就是我们拍摄的激光全息照片。这种照片在普通光照下是看不见图像的，只有在激光参考光束的照射下才能看见全息图像。要想在普通光源条件下也能欣赏到精美的全息图，就必须进行第二步的拍摄过程，即衍射再现。衍射再现 激光器发出的光一分为二,一束再现光束(也就是二次拍摄的物光束)照射在第一步中得到的激光全息照片上,并在激光全息照片前面放一块开有水平狭缝的挡板,透过激光全息照片的再现光束穿过狭缝,照射到另一块新的感光载体上,并记录了激光全息照片的光信息；而另一束参考光与再现光相遇在新的感光载体上，也形成了含有光信息的干涉条纹。这块已经曝光后

33、的感光载体经过显影、定影等处理后得到的全息照片，就是可以在普通光源下直接欣赏的彩虹全息图。为了得到高质量的彩虹全息图,在我们全息照相时必须满足三个条件:第一，采用相干性很好的光源，激光正是这样的相干光源；第二，拍照时物光和参考光的光程差要越小越好，这两束光的光强比一般要控制在1：11：10之间，两束光的夹角一般控制在3060改变两束光的夹角，可以得到不同色彩的图像；第三，拍照系统和环境必须稳定，激光器、光学镜头、被拍物体、感光载体都应该固定在一个防震平台上，如果是气垫防震平台效果更好，拍照期间要避免拍照室内空气流动和温差变化，在拍照室的周围应该挖有一定深度的防震沟，防止外部环境的震动影响光路的

34、变化。这样得到的彩虹全息图不能大量复制，在工业生产中引进模压工艺来进行大批量复制。在模压之前我们要准备制作较多的模具，这些模具我们称为模压版，制作模压版的工艺叫电铸。2、 电铸模压金属版的工艺激光全息照相得到的是一块表面刻有彩虹全息图的光刻胶版（玻璃板基的感光载体），从微观上看是浮雕型的凹凸沟槽，它含有物体的光强信息和相位信息，我们要复制它也就是要完全复制相同或相反的凹凸沟槽。这个过程分两个阶段来完成：第一，将光刻胶版上的图文信息（凹凸沟槽）复制到金属镍版上。这个过程又分四步：（1）光刻胶版表面清洁处理。为了后面银镜反应的顺利完成和银层牢固，必须要清除光刻胶层表面的油污和杂质，由于光刻胶（光致

35、抗蚀剂）在碱性环境下易溶解，所以必须用中性洗涤剂清洗，并用无离子水冲洗干净。（2）光刻胶版表面敏化处理。用氯化亚锡溶液处理光刻胶表面，在其表面形成均匀分布的亚锡离子，这些亚锡离子就是银镜反应中的反应中心。（3）光刻胶版表面银镜反应，也就是在光刻胶版表面通过化学的方法镀上一层细腻均匀的银层（35m），使其表面金属化，可以作为下一步电铸中的电极。（4）电铸复制。将金属化的光刻胶版放在电铸槽中作为电化学反应中的阴极，金属镍块作为阳极，电铸液一般是氨基磺酸镍，经过一定时间的反应后，在阴极表面形成一块金属镍版，这块镍版与光刻胶版严密偶合，凹凸沟槽完全相反，经过剥离后这就是一块与光刻胶版完全相反的模压母版

36、。第二，由模压母版复制更多的模压工作版。这个过程同样是在电铸槽里完成的，母版在入槽前，要进行表面钝化处理，就是将母版表面或淋或泡一定时间的浓硫酸或重铬酸钾溶液，形成一层氧化物，便于电铸后子版与母版的剥离。通过这种方法，可以不断的复制模压版。我们将最后直接用于模压的金属版叫模压工作版，其它的为制备模压工作版而准备的金属版统称为模压母版。复制模压母版在软槽里进行，复制模压工作版在添加了硬度剂的硬槽里进行。3、 模压复制的工艺过程模压工艺的主要生产设备是圆压圆的高速全息模压机。将模压工作版通过夹具固定在模压机的版辊上，利用加热加压的方式，将模压工作版上的浮雕全息图转移到PET膜上，这就完成了彩虹全息

37、图的大批量复制。为了增强彩虹全息图的衍射效果，可以通过预镀或后镀一层铝膜。模压后一般要经过涂胶、复合、模切等后加工处理。二、激光全息照相技术的应用在我国，激光全息照相技术最大的用途是用在防伪领域的激光全息防伪标识。激光全息防伪标识在其从无到有不断发展过程中，对保护消费者的健康和利益起到了很大的作用。激光全息防伪标识主要有三种不同类型的标识。1、永久型 这种类型的激光全息防伪标识采用永久性的PET材料做防伪标识的载体，使用时将标识直接贴在被贴物表面，使用方便，适合机械自动贴标。其主要缺点是这种标识可以反复使用，能从被贴物表面揭下来转贴到其他物体表面，影响了防伪效果。针对这个问题，湖北晨光实业公司

38、率先在国内开发出了一种新型激光防伪复合包装工艺，就是将永久型的激光全息防伪标识利用自主开发的自动贴标系统，准确贴在商品多层包装材料夹层中特定位置上，并将多层包装物与激光全息防伪标识紧密复合成一个整体。这种技术有效提高了激光全息防伪标识的防伪性能。2、一次型 这种类型的激光全息防伪标识同永久型有相似的地方，不同的是它是以一次性的PET材料作载体，从被贴物表面揭下后，激光全息图像被破坏，无法再次使用，这种破坏可以是无规则的，也可以是按先设计好的规则破坏。3、烫印型 这种类型的激光全息防伪标识是将载体PET上图像信息通过热压的方式完全转移到被贴物表面，因此它是无法剥离下来的；而且，这种标识的生产工艺

39、要复杂得多，要求也严格得多，没有一定的经济实力和技术实力的企业是无法生产的。烫印型激光全息防伪标识也可以分为三种类型：通用版乱烫型、专用版乱烫型、专用版定位烫型。三、激光全息照相技术的发展趋势不可否认的是，激光全息防伪标识在使用过程中，也被大量的仿制，甚至能以假乱真，这给消费者、使用企业和生产企业带来了巨大的损失。对我们从业者来说，这既是压力也是动力，在和假冒伪劣斗争过程中，我们也开发出来很多新的技术、新的设备、新的工艺。特别是新的制版技术有了很大的发展，由最开始的平台照相技术，发展到后来的计算机全息点阵技术，现在更出现了湖北晨光的计算机全息照相技术。越来越多的激光全息防伪技术陆续被开发，如激光加密技术、计算机编码加密技术、文字和图像微缩技术、真彩三维技术、计算机OVD光变技术、与其他方向的防伪技术相结合的综合防伪技术等等。同时，不断创新的激光全息防伪技术与纸张印刷、包装材料相结合的发展方向也是我们的未来前进之路。激光全息照相检测可用于检测蜂窝结构、叠层胶接结构、复合材料以及薄壁构件的裂纹、脱粘、未粘合等缺陷，其优点是对试件的加工精度要求不高，安装调试方便，能得到物体的三维图像，缺点是对不透光物体没有穿透能力，一般只能用于厚度小的薄材料，设备较昂贵，并且在检测时受机械振动、声振动（如环境噪声）以及环境光等的干扰大等等，因此需要在安静、清洁的暗室中进行检测