全息照片的细激光束成像原理

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1、全息照片的细激光束成像原理全息照片的细激光束成像原理杨齐民　张文碧　钟丽云　李川　佘灿麟　　提要：本文指出散射物体的全息图片是由大量基元全息图片构成的，基元全息图片除正常的全息成像外，还由于基元全息图再现子球面波的光束角宽度很小，因而可以通过小孔成像原理，在观察屏上形成一个倒立实像。宽激光束和细激光束再现全息图象的区别，主要就是成像时所包含的基元全息图片的多和少的问题，在此基础上解释了用宽激光束和细激光束再现全息图象的一系列的特点和区别，以及它们的过渡关系。　　关键词：观察视角，基元全息图，小孔成像，成像光束

2、方向StudyonanarrowlaserbeamimagingofhologramYangQimin　ZhangWenbi　ZhongLiyun　LiChuan　SheCanlin(InstituteofLaser,YunnanPloytechnicUniversity,Kungming　650051)Abstract:Thispaperpointsoutthatthehologramisconsistedofmanyelementaryhologram.Fortheelementaryhologram,e

3、xceptnormalholographicimaging,asthedivergingangleofreconstructingcurvedsurfacesub-waveisverysmall,byuseoftheprincipleofsmallholeimaging,itformsastandingupsidedownrealimageintheobservationscreen.Thedifferenceofthereconstructingimageinthewidthlaserbeamandthen

4、arrowlaserbeamisthedifferenceoftheamountofelementaryhologram.Byuseofthisprinciple,wecanexplainthecharacter,differenceandtherelationfromthenarrowlaserbeamtowidthlaserbeamforthereconstructingholographicimage.　　Keywords:viewingangle,elementaryhologram,smallhol

5、eimaging,thedirectionofimaginglaserbeam1　散射物体的全息照片　　如(图1)所示，由散射物体到达银盐干板的物光，在忽略常位因子exp(jk0l0)以后，其光场分布O(x,y)可以表示为〔1〕：(1)为物光波矢，l0是散射物体上一点到干板中心的距离，O(x0,y0)是散射物体的光场(包括振幅和相位)分布函数，O(x,y)实际是一个散斑场，是散射物体上各散射中心的衍射光相干所致。干板上散斑的平均尺寸Ds为：(2)D是散射物体的外形尺寸，设D＝10cm,l0＝30cm,λ＝0.

6、6328μm，则Ds＝2.3μm，故在散斑尺寸较小时，肉眼观察不到，看起来只是光场的灰度有所变化而已。图1　散射物体全息图的拍摄光路设参考光的光场分布R(x,y)为：(2)lR是参考光源到干板距离，R0是参考光振幅。　　当物光与参考光相干涉形成了无数多的小的全息照片(我们曾拍摄过它的五千倍放大电镜照片〔2〕)，每一个斑纹形成一张小全息片，我们把它称为基元全息片。再现时每一张基元全息片再现出它对应的物体图象(就是从该小全息片位置处看到的物体形象，干板上的所有基元全息片的全体再现像构成了物体的全方位再现象。所以少

7、量基元全息片的损坏或丢失，并不影响物体的全方位再现像。2　离轴全息再现象的视角　　先讨论用参考光再现的情况，由于散射物体是由无数多个光点所组成。这时+1级衍射应准确再现物光，即+1级衍射光是由无数多个发散球面子波所组成的发散光束。它们的延长线在干板的另一侧相交，形成一个个虚点所组成的物体虚像，如(图2，a)所示，图中再现光没有绘出，只绘出了+1级衍射光。要想观察到虚像上任一点O，我们的视线必需落在射线oa,ob,oc,od所张的立体角内，也就是必须通过干板才能看到物体的虚像。(a)参考光再现的情况　(b)参考

8、光的逆相位共轭光再现的情况图2　离轴全息再现象的视角　　故我们定义O点的观察视角为干板平面对0点所张的立体角，O点的水平观察视角为θp，它是干板水平宽度ab对O点所张的角，O点的垂直观察视角为θs，它是干板垂直高度对O点所张的角，显然，它们与像点o到干板中心的距离lI有关〔3〕。而lI可按下式计算(3)μ=λ/λ0lc是再现光源到干板距离，λ，λ0分别为再现与记录光的波长，因是用参考光再现故μ=1,