信息光学论文汇编

1、彩虹全息图制作论文班级学号作者：电科 132 班：09：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

2、成像 ,当眼睛在不同位置 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：

3、 sinc 函数；放大率；狭缝；中央条纹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。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。R2狭缝H2Hi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，129He Ne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反射镜He Ne激光器反射镜扩束镜777 J ,R2H2 Hi（母全息干板）狭缝R*透镜反射镜准直镜扩束镜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*3.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*的方向, 再者人眼须刚好置于狭缝原位置。4.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 图的记录与再现。由

6、于分析的记录光路是线 性的，若只考虑一个物点Io（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人参考光的发散点是 R（Xr，yr，Zr）。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U（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2 2 2 * *l(X,y)=Uo+Ur =Uo +Ur +UrUo+UrUo(1) 上式*号表示共轭复数。假

7、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l(x, y):2 2 * *t(X,y)二 K(U。 UrUrUo UrUo)当处理好的虹全息图放回原记录位置，用波长为入,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l(x，yi，ZI)，物点与全息像点的关系由下面的式子给出：丄=丄(1上)+佟ZiZ./.ZyryiZiZrZoXXo=*乙 Zo131从上面的式子很容 易看出，当入=入 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 下，原物点的再现波前将由公式(2)的第三项给出。(b)右在 R(Xr， yr，Zr)点放置波长为

8、 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(c)图5全息像点的再现狭缝实像IS1,如图 5(a)所示。观察者 看到全息像点loi 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-1和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101、I02和与之对应的两个狭缝像Isi、Is2，如图5(b)所示。只要Isi和Is2分离的尺寸大于人眼瞳孔 直径D,就可以通过Isi和Is2分别看到波长为 i和2的两个全

9、息像点Ioi和Io2。 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+ (=，)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 照相比较可找出它自己的特点。i321 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，

10、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=H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 间频率低，在垂直于狭缝的方向上条纹的空 间频率高，而普通全息图的干涉条纹空间频 率分布一般没有明显的方向性。2 再现特点：彩虹全息照相能直接用 一般白光再现是这种全息图的最大特点。

11、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艳的。 另外，使用非相干白光