激光全息照相技术

普通光学照相的记录材料只能记录光场的强度信息，不能记录相位信息。为了使用这些材料同时记录振幅和相位，1949年D.Gabor提出用一束相干参考光将被记录光场的振幅和相位信息转化为强度信息保存在两者形成的干涉场中。这样记录下来的光场的振幅和相位都能准确恢复，即所谓完成“波前重现”。干涉场的稳定存在要求光源具有高度的相干性，波前重现只是在激光器发明之后才真正成为现实。1962年，E.N.Leith等提出了离轴全息图，使共轭的两个再现像在空间分开，全息照相得以实用化。此后人们都以离轴全息技术为基础模型来介绍全息术原理。

全息照相分为波前记录和再现两个步骤。图6.2-1为一典型离轴全息图记录光路。由激光器发出的光被分束镜BS分成两束，一束经过反射镜M₁被扩束镜L₁发散照明被拍摄物体，一束经过反射镜M₂由扩束镜L₂发散后形成参考光。后者与被拍摄物体散射后形成的物光波同时到达全息图H平面上相干涉并被记录下来。由于物体对激光照明散射的随机性，在H平面上的物光场波前分布是随机的。而且，参考光与物光之间夹角也比较大，形成的干涉条纹很细密，具有较复杂的光栅结构。全息图再现的方法很多，其中最基本的方法是利用图6.2-1所示的原光路，把处理后的全息图放回原位，挡掉照明光束，拿走被记录的物体，仍用原参考光束照明处理好的全息图，便可在全息图后观察到被记录物体的三维图像。原物体散射产生的波前即被完全恢复出来。

图6.2-1 全息图的记录和再现光路

全息图与普通照相得到的底片或照片不同。在普通照明条件下，全息图本身看上去只是没有明显规律的密集干涉条纹，如图6.2-2所示。除了直观的表现形式与普通照相不同外，全息照相还具有以下特点：

1）全息图能贮存物体光波全部信息，得到物体的立体像，如果从不同角度去观察再现的全息图，就可以看到物体不同的侧面。(www.xing528.com)

2）全息照相不怕擦伤、污损、破碎，剩下一小片全息片仍然保留着物体光波的全部信息，这是因为拍摄漫反射全息片时，不用透镜，物体上每一点的光波信息都分布在整片底片上。反过来说，底片上每一小部分都完整地贮存着整个物体光波，所以剩下的一小片碎片就可整个地再现立体像，当然，亮度减弱、清晰度下降，因为信息减少了。

3）同一张底片上可贮存许多波面，即可多次曝光，照许多幅像。有两种方式：一种是照射光波方向不变，在同一底片上重叠多次曝光，再现时，多个波面同时再现出来，形成反映物体位相或形状特点的干涉条纹，这是构成全息干涉计量的理论基础。另一种方式是改变照射光角度，拍多幅像，再现时，可转动底片，观察原来被拍摄的各物体。

图6.2-2 全息图的局部放大照片