中科大光学课件07全息照相.pdf

光学 第七章 全息照相 第七章 全息照相 第七章 全息照相 7.1 全息照相装置全息照相装置 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 一基本原理一基本原理 1原理原理 根据惠更斯菲涅耳原理， 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 1光学 第七章 全息照相 2全息照相的记录及再现方法和装置全息照相的记录及再现方法和装置 记录波前用干涉的方法，将实物的光波场（O 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 二光场分析二光场分析 2光学 第七章 全息照相 1记录过程记录过程 在场点 Q，O 光和 R 光的复振幅分别为 )()(QiOOOeAQU=， )()(QiRRReAQU=在记录介质上的 Q 点，由 O 光和 R 光干涉产生的光强为 +=+=+=ORROROORRORROOROROUUUUAAUUUUUUUUUUUUQI)()(22 I（Q）中含有关于振幅和位相的信息，故称全息 2线性冲洗线性冲洗 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 )()()(2200+=+=ORROROUUUUAAtQItQt 3再现过程再现过程 用参考光照射全息图（衍射） ，从全息图上的透射光（衍射光）为 RiRReAU=)()()(220+=OiOiRRRORRTUeUeAAUAAttUURRRR RORUAAt+)(220： 透 射 波 ， 入 射 的 参 考 光 振 幅 调 制 后 透 射 。

RRUAt+)(20为 0 级波，ROUA2为调制波 OiRRUeAARR)(：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 +OiRRUeAARR)(物光波的共轭波，是向另一方向汇聚的光波1 级波 +1 级和-1 级波被称为孪生波，其中+1 级波再现了实物 3光学 第七章 全息照相 三离轴全息装置三离轴全息装置 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。