全息再现的分析

第27卷第8期勿理实验Vol. 27 No.82007年8月PHYSICS EXPERIMENTATIONAug. ,2007全息再现的分析尹滕(辽宁科技大学理学院,辽宁鞍山114051)摘要:从全息记录与再现技术的特点出发,对平面全息中的原始像、镜像.共轭像和共轭像的镜像的再现进行了分析,讨论了每个像再现的方法.关键词:全息成像;原始像;镜像;共轭像中图分类号:0438.1文献标识码:A文章编号:1005-4642(2007 )08-0035-03对全息图再现时,由于照明光不同,往往产生照明全息图,其透射光场可表示[1~3]为: .不同性质的像.仅仅从全息的理论往往不能很好0=0pr(x,y)=0p[(ro +βtA(x,y)+地解释.如果结合几何光学中的平面镜成像理βtAi(x,y)]+ ptO 0r0,+ piOkOpOs.论，就可以对一些像的出现进行很好的解释.(1)式中:o和β为常数,τo是不经过曝光、显影干板1全息图成像 的基本公式的透射率,β是τ~ε特性曲线直线部分的斜率,t全息记录与再现光路如图1所示,(xo,yo，表示曝光时间、设0。=0p[to + pItA系(x,y) +zo)为物光源0的位置,(xR,JR,zR)为参考光源ptA(x,y)]为透射光,它保持了Up的相位只对R的位置,(xp,yp,xp)为照明光源P的位置,(x，其强度进行了调制1];0 = ptO; U,On,O2 =y,心)为像点1的位置.物光与参考光在全息干βtO.OpO;是与再现成像有关的衍射光，是物光板上任意一点(x,y)处发生干涉,用复数来表示与参考光在全息干板上的千涉条纹导致对照明光该点处光场的分布,并且分离出时间因子,物光与0p的相位和强度进行了调制形成2个像.则(1)参考光分别表示为1式可简化为0。= Ao(x,ye*1z.n，0=0。+0 +Or，(2)Ug = Ar(x.,y)erlc.).若照明光源P的位置与拍摄时参考光源R的位置重合,则像点1与原来物点0重合.照明P(anyVpzZp)光源P'与P相对干板成镜像对称;照明光源P”与P成共轭(光线方向相反);与P'光线方向相反的R(XRJREZR)照明光源为镜像共轭照明光源.若再现光波长A2等于参考光波长λ,则μ=P"(pPpJp,Zpn)兰=1,全息成像的位置由菲涅耳公式5~-0]确定:z1= |(3)图1 全息记录与再现光路x=系x+(兰xo-≥xn) ,(4)经过曝光、冲洗、干燥制得全息干板,干板透y=兰vo+(2y- yy).(5)射率为r(x,y).将干板放回原来位置,用照明光中国煤化工MYHCNMHG收稿日期:2006-12-20;修改日期:2007-05-24作者简介:尹腾(1964-),男 ,辽宁辽阳人,辽宁科技大学理学院副教授,学士,研究方向为全息光学.3勿.理实验第27卷当用参考光再现时，“士”号对应士1级像;当由于是透射全息图,透射光在全息图的左侧，用参考光的镜像再现时，“士”号分别对应2个10,'产生的物点在全息图的右侧，该像点必定在衍级镜像.射光的反向延长线上,是虚像.像点与原物点的空间位置相对于全息图镜面对称,因此,观察者看2原物像的再现到的是与原物形状相同的镜像,如图3所示.讨论(2)式中的0 = ptrD& UpOo,当照明光波与参考光波为完全相同的平面波或球面波时，Op=Ur(图1中P,R两点重合)时间，则0=βtA弱(x,y)Oo.因A服(x,y)是参考光在干板上的强度分布,所以U是原物光波波前的准确再现，它与在波前记录时原始物体发出的光波的作用完全相同.但是像点1在衍射光的反向延长线上(见图1),因此为虛像.0的像点位置的确定:因再现光为参考光，即xp=xR,yr=yR,Zp=z,代人菲涅耳全息图成图3当再现 光为参考光镜像光时物的再现像像公式(3)得~[。+(点一)]4共轭像的再现取“+”号得1级像知=zo.将zm=zo,卸p=R，(2)式中的透射光中的0 =pxOxO,0; ,当照邓p=zR代入(4)式有明光为参考光的共轭光(Op=0R )时(图1中P"),得O2=βtA最(x,y)O;.显然0。是原来物光物=5x+(∞xo-∞xn)=xo.的共轭光波前的准确再现,它与在波前记录时原同理yn = Yo,所以0的像的坐标为(xo，Y0，始物体发 出的光波的作用完全相反.由于原始物zo),此时再现的像1与原物0重合.因此,观察光波是从0点发散的,因此共轭光必将从全息干者看到的是与原物0形状相同的虚像,如图2所板向O点会聚.所以，当用原来参考光的共轭光示.照明时,衍射光O。将在原来物点的位置会聚成实像.若用眼睛直接观察可以看到该物体在原来位置的实像与原物形状相同,看到的是原来物体被照亮的一面,且与原来物体凸凹一致的空心实像.实验用反射屏接收可以看到该物体的实像,.与图2形象- -致.5共轭像的镜像的再现与镜像的再现相同,当照明光为原来参考光的共轭光镜像时,同样会得到实像,其位置恰好在图2当再现光为 原参考光时物的再现像原来的镜像位置.若用眼睛直接观察，可以看到与原物的镜像形状相同,且凸凹一致的空心实像，3镜像的再现而且,看到的也是原来物体被照亮的一面.实验当再现光为参考光镜像光源(图1中P')时，可"到涪比气像的实像,与图中国煤化工即:3形象CNMHGp=R,Yp = YR,邓p=- - ZR.由式(3)~(5)取“一”号可得一级镜像0'的坐标6结束语为(xo,Yo,- - zo).由于透射全息图也是平面全息图,当可以忽.第8期尹滕:全息再现的分析37略布拉格效应时,其全息图就与原来参考光的镜[2]科利尔RJ,伯克哈特CB,林LH.光学全息.像与物光的镜像的干涉图等效.因此,当照明光[M].盛尔镇,孙明经译.北京:机械工业出版社，为参考光的镜像时,可以在原来物体的镜像位置1983. 7~24.形成虚像(物体的镜像),由于少量体积全息的作[3] 杨庆余,拾景忠。伽柏与全息术的诞生[J].物理实验,2002 ,22(9):42.用,镜像通常要比原来的像模糊;当照明光为参考[4] 吕广娟,张孝林，段新超，白光再现全息照相[J].光的共轭光的镜像时，在原来物体的镜像位置形物理实验,2006 ,26(1):37.成实像(共轭像的镜像).显然上面说明的4个像[5] 于美文,张静方.全息显示技术[M].北京:科学出全部为正立的像.版社,1989. 37.[6] 魏冠英,王云创,李德尧,等.菲涅耳全息图的显微参考文献:成像[J].物理实验,2001 ,21(12):16.[1] 林木欣，熊予莹,高长连，等.近代物理实验教程[7] 王绿苹、光学全息和信息处理实验[M]. 重庆:重CM].北京:科学出版社,2003. 120~125.庆大学出版社,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[责任编辑:郭伟]GwWD。北京欧普特科技有限公司光学元件库一欧普特科技欢迎访问:1 www. goldway. com. cn北京欧普特科技有限公司严格参照国际通用规格及技术指标,备有完整系列的精密光学零部件(备有产品样本供参考)供国内各大专院校、科研机构、试验室随时选用,我公司同时可为您的应用提供技术咨询，我公司可以提供美国及歇洲产的优质红外光学材料,如硒化锌、硫化锌、多光谱硫化锌等.●光学透镜:平凸、双凸、平凹、双凹、消色差胶合透镜等. .●光学棱镜:各种规格直角棱镜及其它常用棱镜.●光学反射镜:各种尺寸规格的镀铝 、镀银、镀金及介质反射镜,直径5~200 mm..●光学窗口:各种尺寸规格、材料的光学平面窗口平晶,直径5~200 mm.●各种有色玻璃滤光片:直径5~200 mm (紫外、可见、红外)及窄带千涉滤片.●紫外石英光纤:进口紫外石英光纤,SMA接口光纤探头,紫外石英聚焦探头.地址:北京市海淀区知春路49号希格玛大厦B座#306室邮编:10中国煤化卫小姐,曾安小姐电话:010- 88096218/88096217传真:010- 88096216网址:vE-mail: kevinchen@ goldway. com. cn; shinan@ goldway. com. cn; zenTYHCNMHG