文档介绍：收稿日期 3 北京印刷学院学报 JournalofBeijingInstituteofPrinting 第6卷第2期 1998 全息成像原理的物理分析曹跃祖(北京印刷学院基础课部) 摘要:运用物理光学相干与衍射的理论,分析与阐述了平面全息图与体全息图的成像及白光再现原理,并对全息防伪印刷应用作了简要介绍。关键词:全息成像干涉衍射光栅全息成像技术是20世纪60年代以后,随着强相干光源)))激光的诞生,而逐渐发展起来的一门新的光学技术。目前,全息成像技术已广泛应用于全息防伪印刷、稀世艺术品展示、光计算机的超大容量信息存贮等方面。但是,对于全息成像的基本原理,一般教科书或片语带过,或只用傅立叶光学变换进行讲解。特别是后者的数学推证太多,无法使学生形成形像思维,给他们的后续专业课学****带来不少困难。为配合本院专业课教学与实验工作,拟采用物理图像分析法来对全息成像原理进行论述,希望对专业教学有所帮助。首先分析平面全息图的成像原理,阐述其物理规律,再论述体全息成像及白光再现的原理,最后简述全息防伪印刷工艺。 1 平面全息图的成像原理当记录介质(如感光干板)的厚度小于记录条纹的间距时(典型的感光记录条纹间距为2~ 3Lm,感光层厚度在2Lm以下),曝光后的全息底片上将形成平面型的感光效果,称为平面全息图。下面对平面全息图成像原理详细进行分析。 111 相干平行光之间干涉形成等间距正弦光栅两列光相干,系指它们的频率相同,振动方向相同,振动位相差恒定。激光具备普通光源所不具备的长程相干性,下述相干光均指激光及其分光光束。制作平面全息图所用的全息干板,是一种涂有极薄感光乳胶(光致可溶性感光树脂,如邻重氮醌树脂)层的玻璃片,感光涂层厚度<2Lm,曝光后经过显影、定影,可形成全息图。 3 :1998071 4 图1 两列相干平行光干涉形成等间距正弦光栅设两列相干平行光?、?照射全息干板(如图 1),A 0、A 1、A 2、A 3为干涉产生的明纹位置,明纹间距d可用下式求出: d= K cosH (1) 式中,H为入射相干平行光?与干板的夹角。由于平行相干光波长K相当小,d也非常小。结果,便在干板上形成条纹密度很高的等距正弦光栅。 112 相干平行光与相干非平行光干涉形成同心圆环条纹光栅如图2所示,一束激光经半反镜分解为两列图2 相干平行光与相干非平行光的产生相干平行光,其中一列直接射向全息干板(可称这列光为参考光);另一列则在照射物体后,被物体漫反射为相干非平行光(可称这列光为物光)。当这样两列相干光同时相遇在干板上时,也形成明暗干涉条纹。下面就讨论相干平行光(作参考光) 与物体表面任一点P(称为物点)反射的相干非平行光(作物光)产生的干涉现象。相干平行光在与相干非平行光同时照射全息干板时,干涉将形成同心圆条纹光栅,如图3。图中,D为物点P到全息干板的距离,r为相干点A 到P点在全息干板投影O的距离,A n为PA与 PO的夹角,d n为第n环明纹与第n+1环明纹之间的间距。图3 相干平行光与相干非平行光干涉形成不等距同心圆环条纹光栅设第n级环明纹处相干平行光与相干非平行光的相干波波长差为nK,则第n+1级环明纹处,两相干光波长差为(n+1)K,! n级明纹处与A n+1级明纹处波长差为K,则= D 35 A n arctan r n 又 d nsinA