信息光学论文汇编

1、彩虹全息图制作论文班级：电科132 班学号： 09作者：刘志辉目录一绪言二 论文主体三 结论 四 参考文献一绪言论文摘要 : 本文对全息成像做了整体的介绍 ,全息成像的原理,二步彩虹全息,一步彩虹全息图缝理论,利用合成狭缝来制作彩虹全息.然后提出了一种新的制作彩虹全息的方法 ,双透镜一步彩虹全息,合成狭缝不用透镜彩虹全息. 全息像是通过光的干涉衍射记录物体的强度与相位信息 ,再通过重现一个立体像 ,彩虹全息基本分为二步彩虹全息和一步彩虹全息,在记录过程中加入狭缝,当用白光照射时,由于白光含有各种波长的光会在另外一侧不同位置得到完整的像,波长不同像的位置也不同,狭缝也同时成像 ,当眼睛在不同位置

2、时就会看到不同波长的像, 由于有狭缝存在可以挡住其他重现光， 形成狭缝是去掉真实的狭缝 ,但是在成像的同时一样会得到一个狭缝 ,方法是在记录的过程中移动所要记录的物体 ,使得成像透镜的后焦面上的光场成为物体频谱与sinc 函数的乘积,sinc 函数的中央条纹作为合成狭缝起了代替真实狭缝的作用,镜,然而只移动透镜,可以代替实物的移动,这样得到的像会清晰稳定,通过使用一个短焦透镜可以扩展重构像的可视角,并且不会对照明光有特殊的要求,这样的光也很稳定.参考光和重现照明光到干板的距离相同,所以像的放大率是 1,也不会有扭曲现象 .关键词 ：彩虹全息图；白光照射： sinc 函数；放大率；狭缝；中央条纹

3、二论文主体制作彩虹全息图并在白光下观察其再现像。制作方法第一步：对被照物体制作一个普通的全息图 hi,叫母全息图，见图1。第二步：将已做好的全息图hi用ri照明再现物体实像，利用此实像作为 物（物光），加上参考光r2及狭缝制作出第二块全息图 h2。 、一 一 一 、.一 . * .、4这第二块全息图h2,具有彩虹的性质，也就是在用 r2再现时，眼睛放在 狭缝位置上可以看到物体的像，若在白光下再现，人眼沿着与狭缝垂直的方向 改变观察方向，可看见不同颜色、五彩缤纷的像，如图 2所示。全息干板图1母全息图图2第二块全息图实验光路如图3所示。制作步骤步骤（制母板步骤省略）1 .首先按图3调好光路。2

4、.放上已作好的母全息图，用ri再现原物体实像，可在实像处放一毛玻 璃观察。（这时可挡掉r2）o3 .挡住物光，调节参考光r2,使参考光r2与物光波光强比约为3:1。（可 调连续分束镜或在参考光路中放置衰减镜）。4 .挡住光源，在实像面处放上全息干板，待稳定后进行曝光。曝光时间，129hene激光器功率40mw,天津i型全息干板为20秒左右，gyt型干板为 90秒左右。5 .经显影、定影和漂白后的干板在白光下观察其再现现象。注意事项1 .狭缝大小和方向的选 择：狭缝大小选取由虹全息 来说希望越窄越好。越窄色 彩越纯，但太窄物光强太弱, 不便观察，也不容易拍照。 至于狭缝方向水平放置与垂 直放置均

5、可，只是观察时移 动方向不同，依习惯而定。2 .制作彩虹全息图时， 参考光与物光光强比约为i反射镜he - n魏光器反射镜扩束镜1，r2h2 d hi(母全息干板)狭缝r;透镜准直镜扩束镜13o3:1。且参考光与物光夹角不宜过大，以免影响衍射效率。图3实验光路、 一 ， 、 、 .-6 .观察彩虹全息图的再现像应注意再现条件：白光方向必须是ri的万向, 再者人眼须刚好置于狭缝原位置。7 .母全息图的制备可参考全息照相实验，为了便于再现实像和制作虹全息图，制作母全息图时物光与参考光的夹角不能太小，例如应在60口以上，物与干板的距离也应适当选择。制作彩虹全息图原理下面我们稍微定量地讨论基元彩虹全息

6、 图的记录与再现。由于分析的记录光路是线 性的，若只考虑一个物点lo(xo, yo, zo)即再 现实像上的一点并不失去其普遍性。在记录 过程中，令记录所用的单色光波长为参考光的发散点是 r(xr, yr, zr)o选择空间直 角坐标系的x y平面在记录干板的药膜面 上，坐标原点与干板中心重合。如图4所示。 设在记录干板上物光和参考光的复振幅分别 是uo(x, y)和ur(x, y),两者所形成的干涉 图样的光强分布是r (x r ,y r , z r )io (xo ,y o,z o)uruoz图4全息图的记录.22 .2 .*.*i(x,y)=u+ur =u+ur +uruo+uru0上式

7、;号表示共腕复数。假设记录过程是线性的，彩虹全息图的振幅透射率t (x,y)正比于i(x, y)：2 2 * * t(x,y) =k(u ur uruo uruo)当处理好的虹全息图放回原记录位置，用波长为人，发散点为r(xr, yr, zr)的单色光照明，就能再现出物点的全息像i(x, yi, zi),物点与全息像点的关系由下面的式子给出：1=1(1)-zizrzo(5)yzizi=9(1一)一zrxozozo133r(xr ,y ,z )(a)isii s2(b)(c)图5全息像点的再现从上面的式子很容 易看出，当仁人 时再现的全息像点 与记录的物点位置 重合。即再现光同 参考光相同的情况

8、 下，原物点的再现 波前将由公式(2) 的第三项给出。若在 r(xr, yr, zr)点放置波长为 九 1的点光源再现上 述的虹全息图后， 除了形成一般全息 图所有的全息像点 i01之外，还将形成 一个与之相对应的 狭缝实像is1,如图 5(a)所示。观察者 看到全息像点i0i 的条件是瞳孔d落 在从isi出射的衍 射光场中，而最佳 的观察位置是d落 在isi处。这好比人 们隔窗观景，越是 靠近窗户景视场也越大。若用具有两个波长 九i和九2的再现光源，这时再现光 被虹全息图衍射成为两个空间错开颜色不同的全息像点 i0i、i02和与之对应的两个狭缝像is1、is2,如图5(b)所示。只要is1和

9、is2分离的尺寸大于人眼瞳孔 直径d,就可以通过is1和is2分别看到波长为九1和笈的两个全息像点i01和i02。 将这一概念推广到点白光源照明虹全息图的情况。由于波长是连续变化的，每一波长都在不同的位置上形成它自己的全息点和相应的狭缝像。于是全息像点按光源的光谱弥散成了一条线段，狭缝的全息像也按光源的光谱弥散成为一个 六面体，如图5(c)所示。在这种情况下，因瞳孔具有一定的线度d,在固定的观察位置上，观察者只能看到一个准单色 九十 &住=九)的全息像点，沿铅 直方向改变观察位置，将相继地看到不同准单色的全息像点。虽然彩虹全息照相也是一种离轴透射式全息照相， 但它与普通的离轴全息 照相比较可找

10、出它自己的特点。1 .记录特点和普通全息照相记录光路相比，彩虹全息照相光路中引入了 一条狭缝，物光束必须经过狭缝才能到达记录干板上，因此狭缝（或像）相当 于记录光路系统中的入射光瞳，它允许狭缝方向的物信息通过，使这个方向的 视差被保留下来，而垂直于狭缝方向的物信息绝大部分被限制住， 丢掉了垂直 于狭缝方向的视差。在普通全息照相中，被记录物体上每点的信息均记录在整 个全息图上，而在彩虹全息照相中，被记录物体上每点的信息在虹全息图上只是记录在对应的ah宽的区域内。所记录的 干涉图样在平行于狭缝的方向上条纹的空 问频率低，在垂直于狭缝的方向上条纹的空 问频率高，而普通全息图的干涉条纹空间频 率分布一

11、般没有明显的方向性。2 .再现特点：彩虹全息照相能直接用 一股白光再现是这种全息图的最大特点。 亦即用某种波长的激光记录的虹全息图，在白图6准单色狭缝全息像光照明下，可再现出不同色彩的准单色全息像。由于被记录物体的信息均来自狭缝， 根据光路的可逆性，再现的准单色全息像也将会聚于对应这种准单色的狭缝全息像， 如图6所示。因而虹全息的再 现像是十分明亮和鲜艳的。另外，使用非相干白光再现出的全息像的细腻程度 变好，大大减小了普通全息照相用激光再现所带来的相干散斑噪声。但同时也引起了全息像某种程度的色模糊。这可通过记录光路中元件参数的选取上尽量 克服。三结论1 .由于记录彩虹全息时用利用了一个狭缝， 光能损失很大，因而狭缝的宽 度应该选择适当逢太宽，重现时会产生混频现象，色彩不鲜艳；逢太窄, 则通光量过小，影响效率。经验表明狭缝的宽度以58mm为宜。2 .彩虹全息的再现像是十分明亮和鲜