全息再現的分析

第27卷第8期勿理實(shí)驗Vol. 27 No.82007年8月PHYSICS EXPERIMENTATIONAug. ,2007全息再現的分析尹滕(遼寧科技大學(xué)理學(xué)院,遼寧鞍山114051)摘要:從全息記錄與再現技術(shù)的特點(diǎn)出發(fā),對平面全息中的原始像、鏡像.共軛像和共軛像的鏡像的再現進(jìn)行了分析,討論了每個(gè)像再現的方法.關(guān)鍵詞:全息成像;原始像;鏡像;共軛像中圖分類(lèi)號:0438.1文獻標識碼:A文章編號:1005-4642(2007 )08-0035-03對全息圖再現時(shí),由于照明光不同,往往產(chǎn)生照明全息圖,其透射光場(chǎng)可表示[1~3]為: .不同性質(zhì)的像.僅僅從全息的理論往往不能很好0=0pr(x,y)=0p[(ro +βtA(x,y)+地解釋.如果結合幾何光學(xué)中的平面鏡成像理βtAi(x,y)]+ ptO 0r0,+ piOkOpOs.論，就可以對一些像的出現進(jìn)行很好的解釋.(1)式中:o和β為常數,τo是不經(jīng)過(guò)曝光、顯影干板1全息圖成像 的基本公式的透射率,β是τ~ε特性曲線(xiàn)直線(xiàn)部分的斜率,t全息記錄與再現光路如圖1所示,(xo,yo，表示曝光時(shí)間、設0。=0p[to + pItA系(x,y) +zo)為物光源0的位置,(xR,JR,zR)為參考光源ptA(x,y)]為透射光,它保持了Up的相位只對R的位置,(xp,yp,xp)為照明光源P的位置,(x，其強度進(jìn)行了調制1];0 = ptO; U,On,O2 =y,心)為像點(diǎn)1的位置.物光與參考光在全息干βtO.OpO;是與再現成像有關(guān)的衍射光，是物光板上任意一點(diǎn)(x,y)處發(fā)生干涉,用復數來(lái)表示與參考光在全息干板上的千涉條紋導致對照明光該點(diǎn)處光場(chǎng)的分布,并且分離出時(shí)間因子,物光與0p的相位和強度進(jìn)行了調制形成2個(gè)像.則(1)參考光分別表示為1式可簡(jiǎn)化為0。= Ao(x,ye*1z.n，0=0。+0 +Or，(2)Ug = Ar(x.,y)erlc.).若照明光源P的位置與拍攝時(shí)參考光源R的位置重合,則像點(diǎn)1與原來(lái)物點(diǎn)0重合.照明P(anyVpzZp)光源P'與P相對干板成鏡像對稱(chēng);照明光源P”與P成共軛(光線(xiàn)方向相反);與P'光線(xiàn)方向相反的R(XRJREZR)照明光源為鏡像共軛照明光源.若再現光波長(cháng)A2等于參考光波長(cháng)λ,則μ=P"(pPpJp,Zpn)蘭=1,全息成像的位置由菲涅耳公式5~-0]確定:z1= |(3)圖1 全息記錄與再現光路x=系x+(蘭xo-≥xn) ,(4)經(jīng)過(guò)曝光、沖洗、干燥制得全息干板,干板透y=蘭vo+(2y- yy).(5)射率為r(x,y).將干板放回原來(lái)位置,用照明光中國煤化工MYHCNMHG收稿日期:2006-12-20;修改日期:2007-05-24作者簡(jiǎn)介:尹騰(1964-),男 ,遼寧遼陽(yáng)人,遼寧科技大學(xué)理學(xué)院副教授,學(xué)士,研究方向為全息光學(xué).3勿.理實(shí)驗第27卷當用參考光再現時(shí)，“士”號對應士1級像;當由于是透射全息圖,透射光在全息圖的左側，用參考光的鏡像再現時(shí)，“士”號分別對應2個(gè)10,'產(chǎn)生的物點(diǎn)在全息圖的右側，該像點(diǎn)必定在衍級鏡像.射光的反向延長(cháng)線(xiàn)上,是虛像.像點(diǎn)與原物點(diǎn)的空間位置相對于全息圖鏡面對稱(chēng),因此,觀(guān)察者看2原物像的再現到的是與原物形狀相同的鏡像,如圖3所示.討論(2)式中的0 = ptrD& UpOo,當照明光波與參考光波為完全相同的平面波或球面波時(shí)，Op=Ur(圖1中P,R兩點(diǎn)重合)時(shí)間，則0=βtA弱(x,y)Oo.因A服(x,y)是參考光在干板上的強度分布,所以U是原物光波波前的準確再現，它與在波前記錄時(shí)原始物體發(fā)出的光波的作用完全相同.但是像點(diǎn)1在衍射光的反向延長(cháng)線(xiàn)上(見(jiàn)圖1),因此為虛像.0的像點(diǎn)位置的確定:因再現光為參考光，即xp=xR,yr=yR,Zp=z,代人菲涅耳全息圖成圖3當再現 光為參考光鏡像光時(shí)物的再現像像公式(3)得~[。+(點(diǎn)一)]4共軛像的再現取“+”號得1級像知=zo.將zm=zo,卸p=R，(2)式中的透射光中的0 =pxOxO,0; ,當照鄧p=zR代入(4)式有明光為參考光的共軛光(Op=0R )時(shí)(圖1中P"),得O2=βtA最(x,y)O;.顯然0。是原來(lái)物光物=5x+(∞xo-∞xn)=xo.的共軛光波前的準確再現,它與在波前記錄時(shí)原同理yn = Yo,所以0的像的坐標為(xo，Y0，始物體發(fā) 出的光波的作用完全相反.由于原始物zo),此時(shí)再現的像1與原物0重合.因此,觀(guān)察光波是從0點(diǎn)發(fā)散的,因此共軛光必將從全息干者看到的是與原物0形狀相同的虛像,如圖2所板向O點(diǎn)會(huì )聚.所以，當用原來(lái)參考光的共軛光示.照明時(shí),衍射光O。將在原來(lái)物點(diǎn)的位置會(huì )聚成實(shí)像.若用眼睛直接觀(guān)察可以看到該物體在原來(lái)位置的實(shí)像與原物形狀相同,看到的是原來(lái)物體被照亮的一面,且與原來(lái)物體凸凹一致的空心實(shí)像.實(shí)驗用反射屏接收可以看到該物體的實(shí)像,.與圖2形象- -致.5共軛像的鏡像的再現與鏡像的再現相同,當照明光為原來(lái)參考光的共軛光鏡像時(shí),同樣會(huì )得到實(shí)像,其位置恰好在圖2當再現光為 原參考光時(shí)物的再現像原來(lái)的鏡像位置.若用眼睛直接觀(guān)察，可以看到與原物的鏡像形狀相同,且凸凹一致的空心實(shí)像，3鏡像的再現而且,看到的也是原來(lái)物體被照亮的一面.實(shí)驗當再現光為參考光鏡像光源(圖1中P')時(shí)，可"到涪比氣像的實(shí)像,與圖中國煤化工即:3形象CNMHGp=R,Yp = YR,鄧p=- - ZR.由式(3)~(5)取“一”號可得一級鏡像0'的坐標6結束語(yǔ)為(xo,Yo,- - zo).由于透射全息圖也是平面全息圖,當可以忽.第8期尹滕:全息再現的分析37略布拉格效應時(shí),其全息圖就與原來(lái)參考光的鏡[2]科利爾RJ,伯克哈特CB,林LH.光學(xué)全息.像與物光的鏡像的干涉圖等效.因此,當照明光[M].盛爾鎮,孫明經(jīng)譯.北京:機械工業(yè)出版社，為參考光的鏡像時(shí),可以在原來(lái)物體的鏡像位置1983. 7~24.形成虛像(物體的鏡像),由于少量體積全息的作[3] 楊慶余,拾景忠。伽柏與全息術(shù)的誕生[J].物理實(shí)驗,2002 ,22(9):42.用,鏡像通常要比原來(lái)的像模糊;當照明光為參考[4] 呂廣娟,張孝林，段新超，白光再現全息照相[J].光的共軛光的鏡像時(shí)，在原來(lái)物體的鏡像位置形物理實(shí)驗,2006 ,26(1):37.成實(shí)像(共軛像的鏡像).顯然上面說(shuō)明的4個(gè)像[5] 于美文,張靜方.全息顯示技術(shù)[M].北京:科學(xué)出全部為正立的像.版社,1989. 37.[6] 魏冠英,王云創(chuàng ),李德堯,等.菲涅耳全息圖的顯微參考文獻:成像[J].物理實(shí)驗,2001 ,21(12):16.[1] 林木欣，熊予瑩,高長(cháng)連，等.近代物理實(shí)驗教程[7] 王綠蘋(píng)、光學(xué)全息和信息處理實(shí)驗[M]. 重慶:重CM].北京:科學(xué)出版社,2003. 120~125.慶大學(xué)出版社,1991. 8.Analysis of holographic reconstructionYIN Teng(School of Science, Liaoning University of Science and Technology, Anshan 114051, China)Abstract: Based on the holographic recording and reconstruction characteristics, the reconstruc-tions of original image, mirror image, conjugate image and conjugate mirror image in plane hologramare analyzed. The reconstruction methods of every image are also analyzed.Key words: holographic imaging; original image; mirror image; conjugate image[責任編輯:郭偉]GwWD。北京歐普特科技有限公司光學(xué)元件庫一歐普特科技歡迎訪(fǎng)問(wèn):1 www. goldway. com. cn北京歐普特科技有限公司嚴格參照國際通用規格及技術(shù)指標,備有完整系列的精密光學(xué)零部件(備有產(chǎn)品樣本供參考)供國內各大專(zhuān)院校、科研機構、試驗室隨時(shí)選用,我公司同時(shí)可為您的應用提供技術(shù)咨詢(xún)，我公司可以提供美國及歇洲產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)紅外光學(xué)材料,如硒化鋅、硫化鋅、多光譜硫化鋅等.●光學(xué)透鏡:平凸、雙凸、平凹、雙凹、消色差膠合透鏡等. .●光學(xué)棱鏡:各種規格直角棱鏡及其它常用棱鏡.●光學(xué)反射鏡:各種尺寸規格的鍍鋁 、鍍銀、鍍金及介質(zhì)反射鏡,直徑5~200 mm..●光學(xué)窗口:各種尺寸規格、材料的光學(xué)平面窗口平晶,直徑5~200 mm.●各種有色玻璃濾光片:直徑5~200 mm (紫外、可見(jiàn)、紅外)及窄帶千涉濾片.●紫外石英光纖:進(jìn)口紫外石英光纖,SMA接口光纖探頭,紫外石英聚焦探頭.地址:北京市海淀區知春路49號希格瑪大廈B座#306室郵編:10中國煤化衛小姐,曾安小姐電話(huà):010- 88096218/88096217傳真:010- 88096216網(wǎng)址:vE-mail: kevinchen@ goldway. com. cn; shinan@ goldway. com. cn; zenTYHCNMHG