信息光学理论与应用：基元全息图的几何模型

前节已指出，全息图记录到的是一些形状复杂的干涉条纹，为了研究这些干涉条纹的分布特性和规律，先介绍几种基元全息图的条纹结构，其他复杂的条纹结构则可看成这些简单结构的组合。

首先撇开实际的全息记录系统，设想物光O和参考光R均为点源发出的球面波，观察其在干涉场中任一点P的干涉，如图5.2.1所示。在该点两光波的光程差和位相差分别为

图5.2.1　两点源的干涉

由解析几何学知道，干涉场的峰值强度面是一簇旋转双曲面，旋转轴是两个点源的连线，如图5.2.2（a）所示，R和O则为双曲面的焦点。若O为发散球面波，R为会聚球面波，则可将r1看作负值，即Δ=r2+r1，这时峰值强度面演化为一簇以R和O为焦点、以连线为轴的旋转椭球面，如图5.2.2（b）所示。当物光为点源O发射的球面波、参考光为平面波时，干涉场的峰值强度面则是以O为焦点、以参考光的波面为准线的一簇旋转抛物面，如图5.2.2（c）所示。当物光与参考光均为平面波（点光源位于无穷远）时，干涉场的峰值强度面是平行等距的平面簇，平面的方向平行于两束平面光波波面所夹钝角的平分线，如图5.2.2（d）所示。

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图5.2.2　基元全息图的示意图

至于所记录的全息图的具体干涉条纹结构，则与全息干板所放的位置有关。在图5.2.2中用虚线表示了记录干板的位置。例如，在图5.2.2（d）中位置1是傅里叶变换全息图的结构，而在图5.2.2（a）～（c）中，位置1则是同轴全息图，条纹基本形状是内疏外密的同心圆环，位置2、3是离轴全息图，位置4是反射全息图，位置5是傅里叶变换全息图。

以上只说明了一下概貌，下面将做进一步的数学分析。