第25卷第5期 金清理参物光夹角和光强比对全息图拍摄效果的研究 R(x,y, t)=Ro(x, y)ion 根据叠加原理,感光干版上的总场强U(x,y,D)为 U(x,y,t)=O(x, y, t)+R(x,y, t=Ooe+roe 在感光干版上的光强为合振幅的平方,即 /x,y=|a+R|2=aO+RR'+OR+ROb=A+A+2A1Aos(+中)4 式中,第1项后反映了物光的光强在底片上不同位置有不同的大小。第2项A反映参考光 的光强,由于Ar是均匀分布的,在底片上构成均匀的背景。第3项2A1Aos(ψ-中)反映了 两束相干光的振幅和相对相位的关系 根据干涉理论,在全息干版上记录参考光与物光条纹的平均宽度d为 d= N2sin(0/2) 式中,为入射光波长,0为参考光与物光之夹角,d的倒数n为分辨率,则有 AsIn 实验所使用的全息干版分辨率为300ne/m,由(6)式得:当n=300ine/m时, 0=143°,按全息干版的分辨本领0角的取值范围应达到0~143 1.2全息图的再现 全息图的再现是以原参考光相似的再现光照射,使全息图衍射产生第1级虚像和实像 设全息干版对再现光振幅的透过率(x,y(透射光的复振幅/入射光的复振幅)与入射光强 (x,y的关系为:T(x,y=b+月O+R|2,l为底片的灰雾度,B为比例常数。当以原参考 光为再现光入射全息图时透射光的复振幅A(x,y)为 A(x, y)= T(x, y).=IoR+BR|0o+R12 lo Ro+BRo( 0.|2+I Ro12+BR. R.O.+ BR. R Oo virtual image (7)式中第1,2项为零级衍射,第3项为第1级虚 像,第4项为第1级实像,如图2所示。判断全息图 zero level 拍摄的效果好坏,将拍得的全息图放回原参考光路 中在第1级衍射处直接看虚像的清晰度。 object light real image 2拍摄过程 Fig 2 Diagram of the reappear for hologram 实验采用输出功率为30mW的HNe激光器 调节参考光与物光不同夹角和不同的光强比进行系例拍 摄,光照强度用图3装置测量,测量时狭缝内光电池放在全 息干版处位置并面对入射光。为避免参考光强度大光点检 流计量程改变有误差,测量参考光光强时将电键3换到Ⅱ 位置进行电阻分流,使检流计在同一量程档进行测量,提高 其精度。 Fig 3 Diagram of the measurement de 在某一角度(如=15°)拍摄系列不同光强比的全息 图,分别拍摄光强比为8:1,301,50:1,701,100:1,1101 1-sit 2-phmtocell 3-switch G- 140:1等共8张。将拍得的全息图再用图2所示再现 spotgal ammeter R-resistance 2 01995-2005 T inghua Tongfang Optical Disc Co, LId. All rights reserved.R ( x , y , t) = Ro ( x , y) eiωt (2) 根据叠加原理 ,感光干版上的总场强 U ( x , y , t) 为 : U ( x , y , t) = O ( x , y , t) + R ( x , y , t) = Ooe iωt + Roe iωt (3) 在感光干版上的光强为合振幅的平方 ,即 : I( x , y) =| Oo + Ro | 2 = Oo O 3 o + Ro R 3 o + Oo R 3 o + Ro O 3 o = A 2 o + A 2 r + 2ArAocos(φo +φr ) (4) 式中 ,第 1 项 A 2 o 反映了物光的光强 ,在底片上不同位置有不同的大小。第 2 项 A 2 r 反映参考光 的光强 ,由于 Ar 是均匀分布的 ,在底片上构成均匀的背景。第 3 项 2ArAocos(φo - φr ) 反映了 两束相干光的振幅和相对相位的关系。 根据干涉理论 ,在全息干版上记录参考光与物光条纹的平均宽度 d 为 : d = λ/ 2sin (θ/ 2) (5) 式中 ,λ为入射光波长 ,θ为参考光与物光之夹角 , d 的倒数η为分辨率 ,则有 : η = 1 d = 2sin(θ/ 2) λ (6) 实验所使用的全息干版分辨率为 3000line/ mm ,由 ( 6) 式得 : 当 η = 3000line/ mm 时 , θ= 143°,按全息干版的分辨本领θ角的取值范围应达到 0～143°。 1. 2 全息图的再现 全息图的再现是以原参考光相似的再现光照射 ,使全息图衍射产生第 1 级虚像和实像。 设全息干版对再现光振幅的透过率 T ( x , y) (透射光的复振幅/ 入射光的复振幅) 与入射光强 I ( x , y) 的关系为 : T( x , y) = to +β| Oo + Ro| 2 , to 为底片的灰雾度 ,β为比例常数。当以原参考 光为再现光入射全息图时 ,透射光的复振幅 A ( x , y) 为 : A ( x , y) = T( x , y) Ro = to Ro +βRo | Oo + Ro | 2 = to Ro +βRo (| Oo | 2 +| Ro | 2 ) +βRo R 3 o Oo +βRo Ro O 3 o (7) Fig. 2 Diagram of the reappear for hologram (7) 式中第 1 ,2 项为零级衍射 ,第 3 项为第 1 级虚 像 ,第 4 项为第 1 级实像 ,如图 2 所示。判断全息图 拍摄的效果好坏 ,将拍得的全息图放回原参考光路 中在第 1 级衍射处直接看虚像的清晰度。 2 拍摄过程 实验采用输出功率为 30mW 的 He2Ne 激光器 , Fig. 3 Diagram of the measurement de2 vice for light intensity 1 —slit 2 —photocell 3 —switch G— spotgal vanometer R —resistance 调节参考光与物光不同夹角和不同的光强比进行系例拍 摄 ,光照强度用图 3 装置测量 ,测量时狭缝内光电池放在全 息干版处位置并面对入射光。为避免参考光强度大光点检 流计量程改变有误差 ,测量参考光光强时将电键 3 换到 Ⅱ 位置进行电阻分流 ,使检流计在同一量程档进行测量 ,提高 其精度。 在某一角度 (如θ= 15°) 拍摄系列不同光强比的全息 图 ,分别拍摄光强比为 8∶1 ,30∶1 ,50∶1 ,70∶1 ,100∶1 ,110∶1 , 140∶1 等共 8 张。将拍得的全息图再用图 2 所示再现 , 第 25 卷 第 5 期 金清理 参物光夹角和光强比对全息图拍摄效果的研究 593 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved